فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 38، تابستان 1397)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 38، تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضا پورحسینی*، مهدیه عمرانی، مهدی رزاقی صفحات 73-83

    یکی از مشکلات استفاده لاستیک ها در صنایع مختلف ایجاد تنش سطحی در سطح لاستیک است که منجر به ترک سطحی و شکست لاستیک شده و عمرآن ها را کاهش می دهد. این تنش ها به هنگام تماس قسمت لاستیکی با سطح فلزی و اصطکاک این دو سطح ایجاد می شوند. ناهمواری سطح، ترکیب آمیزه لاستیکی، عوامل محیطی، شرایط آزمون و... بر اصطکاک لاستیک- فلز اثر می گذارند. ناهمواری سطوح سخت نقش مهمی در سرش دو سطح در کنار یکدیگر ایفا و عمدتا رفتار اصطکاکی را کنترل می کند. از طرفی اثر ناهمواری بر ضریب اصطکاک با استفاده از روان کننده مناسب قابل کنترل است. با توجه به استفاده سوخت در مخازن و ویژگی خودروانکاری اکثر روان کننده ها، در پژوهش حاضر، اثر سوخت JP10[1] و دماز  به عنوان سوخت روان کننده بر میزان کاهش ضریب اصطکاک سرشی میان لاستیک نیتریل و سطوح آلومینیوم با زبری های مختلف بررسی شد. نتایج تجربی نشان داد ضریب اصطکاک وابستگی خوبی با متغیر متوسط ناهمواری سطح (Ra) دارد. با اعمال روان کننده  JP10 و دماز، ضریب اصطکاک به ترتیب حدود 65 % و 85 % کاهش یافت.

    کلیدواژگان: روان کننده، جی پی ده، دماز، ناهمواری سطح، مکانیزم اصطکاک، لاستیک نیتریل، آلومینیوم
  • قربان حسینی*، جواد محبی، سعید توانگر صفحات 85-93

    آمونیوم پرکلرات (AP) به عنوان اکسنده قوی در پیشرانه های جامد مورد توجه ویژه ای قرار دارد. از اینرو، خصوصیات تجزیه حرارتی آن مستقیما بر رفتار احتراقی پیشرانه های جامد تاثیر دارد. اندازه، شکل و نوع بلورهای متبلور شده رفتار حرارتی آمونیوم پرکلرات را تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش روش حلال-ضدحلال تجهیز شده با اداکتور برای اولین بار به عنوان سیستم تولید کننده مواد اکسنده پیشرانه ها به کار گرفته شد. همچنین، بلورینگی نمونه آمونیوم پرکلرات تولید شده و نمونه قبل از فرآوری (مرجع) با روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس بررسی شد. نتایج نشان داد که بلورهای تولید شده در این سیستم دارای مورفولوژی منظم بوده و در قالب ارتورومبیک متبلور شده اند. از طرف دیگر، رشد بلور در راستای بعد (011) نمونه تولید شده در مقایسه با نمونه مرجع تضعیف شده است و رشد بلور در راستای بعد (210) بیشتر از نمونه مرجع می باشد. بررسی رفتار حرارتی توسط آنالیز وزن سنجی گرمایی (TGA) نشان داد که نمونه تولید شده به روش حلال- ضدحلال در مقایسه با نمونه مرجع داری پیک تجزیه یک مرحله ای است، درحالی که در نمونه مرجع پیک دومرحله ای است. همچنین آنالیزگرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC) برای نمونه ریز تولید شده درتجزیه گرماده دارای یک پیک میانی است. این پیک همپوشانی بالایی با پیک تجزیه دما پایین (LTD) و پیک تجزیه دما بالا (HTD) دارد. در حالت کلی، تجزیه نمونه تولید شده با روش حلال- ضد حلال یک پیک گرماده را ظاهر نمود.

    کلیدواژگان: آمونیوم پرکلرات، تبلورحلال-ضدحلال، رفتار حرارتی، مورفولوژی، اداکتور
  • نرگس زهری*، فاطمه ابریشمی، رقیه بهاروند صفحات 95-103

    چکیده
    در این تحقیق مدل ساده، جدید و قابل اطمینانی برای پیش بینی دمای تجزیه حرارتی ترکیبات نیتروآروماتیک پرانرژی ارائه شده است. نتایج تحقیق نشان داده که ترکیب عنصری، و برخی عوامل ساختاری دیگر از مهم ترین توصیفگرهایی هستند که در مدل ارائه شده، اثرگذار هستند. ضریب تعیین مدل استخراج شده که به کمک روش رگرسیون خطی چندگانه برای 29 ترکیب نیتروآروماتیک (مجموعه آزمایشی) استخراج شده،940/. و مقدار انحراف ریشه میانگین مربعات و متوسط انحراف مطلق نتایج پیش بینی شده، به ترتیب 9/90و 8/44 بوده است. دمای تجزیه حرارتی 7 ترکیب نیتروآروماتیک پرانرژی دیگر با ساختارهای شیمیایی مختلف به عنوان مجموعه آزمایشی توسط مدل پیش بینی شده، مورد بررسی قرار گرفته، که نتایج حاکی از قدرت پیش بینی کنندگی بالای مدل ارائه شده است. همچنین اعتبار مدل به دست آمده با استفاده از روش اعتبارسنجی متقاطع مورد ارزیابی قرار گرفت و مقادیر Q2LOO و Q2LMO برای مدل ارائه شده به ترتیب 0/943و 0/946 به دست آمدند که نزدیکی این مقادیر به مقدار ضریب تعیین مدل ارائه شده، نمایانگر اعتبار بالای این مدل در پیش بینی دمای تجزیه حرارتی ترکیبات نیتروآروماتیک می باشد. شناخت عوامل ساختار شیمیایی موثر در بروز پایداری حرارتی این مواد، می تواند به طراحی و سنتز ترکیبات جدید با خواص ایده آل و با پایداری حرارتی مناسب منجر شود.

    کلیدواژگان: ترکیبات نیتروآروماتیک پرانرژی، دمای تجزیه حرارتی، روش رگرسیون خطی چندگانه
  • احمد ملایی*، رضا کسایی، علی خیرآبادی، وحید افشاری صفحات 105-112

    تشکیل جت حاصل از فروپاشی  لاینر در سرجنگی های خرج گود تا حد زیادی به مشخصات ماده منفجره شارژ شده در آن بستگی دارد. هدف اصلی در این تحقیق، مقایسه اثرات بکارگیری اکتول و PBXN-110 در عملکرد نوعی سرجنگی خرج گودی خاص بوده است. این مواد در یک پوسته آلومینیمی خرج گود با لاینر مسی 35 درجه و ظرفیت 510 سانتی متر مکعب شارژ شدند. نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار LS-Dyna نشان داد که موثرترین فاصله توقف این سرجنگی تحقیقاتی، cm 50 است. بر اساس این شبیه سازی، خرج اکتول نفوذ بیشتری نسبت به PBXN-110 ایجاد می کند. همچنین نتایج تست های تجربی هم نشان داد که عمق نفوذ سرجنگی های حاوی اکتول و PBXN-110 به ترتیب 444 و 324 میلی متر می باشد. سرعت انفجار و دانسیته پایین تر خرج PBXN-110 نسبت به اکتول ، موجب عملکرد ضعیف تر آن در سرجنگی نفوذکننده می شود.

    کلیدواژگان: خرج گود، نفوذ، اکتول، PBXN-110، شبیه سازی
  • حسین سوری*، رضا سهرابی، سید هادی معتمدالشریعتی صفحات 113-124

    ازجمله آزمون هایی که در طراحی یک ماده منفجره با کاربرد انفجار داخلی انجام می شود، انفجار آن در داخل یک محیط بسته یا نیمه بسته و اندازه گیری و تحلیل پارامترهای موج بلاست است. در این راستا آزمون موسوم به آزمون دو اتاقک در بین محققین موردتوجه قرارگرفته است. این آزمون در دو اتاقک از جنس بتن مسلح انجام می شود که از طریق یک درب به هم راه دارند. نمونه ماده منفجره در داخل یکی از اتاقک ها منفجر شده و اثرات آن در دو اتاقک بررسی و تحلیل می گردد. هدف از تحقیق حاضر این است که برای اتاقک های از پیش ساخته شده ای، تعداد دفعات آزمون انفجار که منجر به تخریب سازه می شود پیش بینی گردد. در این راستا پس از صحت سنجی حل، از نرم افزار هیدرودینامیکی اتوداین برای شبیه سازی عددی انفجارهای متوالی استفاده شده است. پارامتر آسیب در مدل RHT بتن به عنوان مبنایی برای تعیین تعداد دفعات مجاز انفجار به کار گرفته شده است. بر این مبنا و با برونیابی نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، تعداد دفعات مجاز انفجار برای وزن های مختلف ماده منفجره پیش بینی شده است.

    کلیدواژگان: انفجار داخلی، بتن مسلح، شبیه سازی عددی، اتوداین، آسیب
  • محمدرضا سویزی*، مهدی یوسفیان صفحات 125-133

    اثر حضور موادی مانند H2O، NH3، UDMH و NH2-NH2 بر انجام واکنش انتقال پروتون درون مولکولی در ترکیب 3- نیترو- 1،2،4- تری آزول (NTO) با استفاده از محاسبات کوانتومی گزارش شده است. تمامی محاسبات مکانیک کوانتومی در این مقاله با استفاده از نرم افزار گوسین 09 انجام و پارامترهای ساختاری ترکیب مورد بررسی و نیز تمامی واکنش های مربوطه در سطح محاسباتی B3LYP با تابع پایه G(d,p)++311-6 بهینه شده است. در این بررسی ها، مواد ذکر شده فوق در واکنش های درون مولکولی به عنوان کاتالیزور عمل می نمایند. مطالعات انجام شده نشان می دهد که در NTO یک انتقال پروتون درون مولکولی در حضور کاتالیزورهای فوق انجام شده و حالت کتونی NTO به حالت انولی آن تبدیل می شود. طبق محاسبات انجام شده در غیاب مواد فوق و در شرایط محیطی، تقریبا مقدار 65/250 کیلو ژول بر مول انرژی برای انجام این واکنش مورد نیاز می باشد. این مقدار انرژی حکایت از پایداری ماده اولیه یعنی حالت کتونی NTO دارد. با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی میزان انرژی فعال سازی مورد نیاز برای انجام واکنش انتقال پروتون درون مولکولی فوق در حضور ترکیبات آب، آمونیاک، هیدرازین و دی متیل هیدرازین نامتقارن به ترتیب برابر 44/70، 64/56، 56/64 و 02/57 کیلو ژول بر مول محاسبه گردید.

    کلیدواژگان: 3-نیترو-1، 2و4-تری آزول (NTO)، کاتالیزور، حساسیت، انتقال پروتون (PT)، محاسبات کوانتومی
  • رضا تیموری *، منیژه پارچه باف، کشور رحیم پور، علیرضا آقایی پور صفحات 135-143

    کاتالیزورهای تسریع کننده سرعت سوزش از جمله افزودنی های مهم در ساخت پیشرانه های جامد مرکب می باشند که در سالیان اخیر تلاش زیادی برای سنتز آنها انجام گرفته است. در این بین، مشتقات فروسنی مایع بدلیل عملکرد بهتر و فرآیند پذیری مناسب تر بطور گسترده تری مورد استفاده قرار گرفته اند. برای رفع مشکلات ناشی از مهاجرت این ترکیبات در طی زمان ماندگاری که باعث تغییر در عملکرد پیشرانه و حساسیت بیشتر آن نسبت به تحریکات ناخواسته می گردد، تلاشهائی برای اتصال این ترکیبات به پیش پلیمر HTPB3 انجام شده است که ترکیب بوتاسن از این نوع می باشد. با توجه به اهمیت خصوصیات پلیمر نهائی در فرآیند ساخت پیشرانه های جامد مرکب، در این کار تلاش شده تا با تغییر در طول زنجیر مشتق فروسنی گرافت شده به پلیمر و درصد آهن پلیمر ، کاتالیزور تسریع کننده سرعت سوزش جدید پروپاسن4 سنتز شود و خصوصیات فیزیکی نظیر دانسیته، ویسکوزیته، مقدار هیدروکسیل و دمای انتقال شیشه ای آن که از جمله پارامترهای تاثیرگذار در فرآیند ساخت پیشرانه است، مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد. محتوای آهن از طریق روش جذب اتمی تعیین گردیده است. طبق بررسی های انجام گرفته پروپاسن نسبت به بوتاسن خصوصیات و رفتار مناسب تری از خود نشان داد که از جمله می توان به ویسکوزیته بسیار پایین آن نسبت به بوتاسن، مقاومت حرارتی بسیار مناسب و دمای انتقال شیشه ای بسیار پایین پروپاسن نسبت به بوتاسن اشاره نمود.

    کلیدواژگان: پروپاسن، بوتاسن، کاتالیزور تسریع کننده سرعت سوزش، HTPB
|
  • Mohammad Reza Pourhossaini*, Mahdieh Emrani Seide, Mahdi Razaghi Kashani Pages 73-83

    One of the problems for use of rubber in various industries is surface tension at the surface of rubbers, which results in the crack on the surface, fracture of the rubber and reduces its life. These tensions are caused by contacting the rubber component with the metal surface and the friction between two surfaces. Roughness of the surface, the composition of the rubber compound, the environmental factors, test conditions and etc. affect the friction between rubbers – metal. Surface roughness plays an important role in sliding between two surfaces and mainly controls friction behavior. On the other hand, roughness effect on the coefficient of friction is controllable using a suitable lubricant. Regarding the fuel consumption in the industry and the characteristics of self-lubricant of the most lubricants, in the present study, the effect of JP10 & Dmaz fuels as a lubricant was investigated to reduce the sliding friction coefficient between the NBR and aluminum surfaces with different roughness. Experimental studies showed friction coefficient has a good correlation with the mean surface roughness (Ra). By applying JP10 & Dmaz fuels as lubricant, the coefficient of friction decreased by about 65% & 85%, respectively.

    Keywords: Lubricant, JP10, Dmaz, Surface Roughness, Friction mechanism, NBR, Aluminum
  • Ghorban Hosseini* Seyed, Javad Mohebbi, Saeid Tavangar Pages 85-93

    Ammonium perchlorate (AP) is considered as a strong oxidizer in solid propellants. Therefore, its thermal decomposition characteristics directly influence the combustion behavior of solid propellants. The AP particle size, shape, and morphology influence on the thermal behavior. In this study, the solvent anti-solvent crystallization method equipped with an eductor mixer was used as a system for producing oxidizing materials for propellants. The eductor easily increases the quality of mixing and does not cost much to launch and utilization. The crystallinity of produced ammonium perchlorate and reference samples were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) methods. The results showed that the produced crystals in this system have a regular morphology and were crystallized in the form of an orthorhombic structure. On the other hand, the growth of the crystal in plane (011) of the produced samples is weakened compared with the reference sample and the growth in (210) plane is greater than the reference sample. Thermal behavior analysis by thermogravimetric analysis (TGA) showed that the produced sample has a one-step decomposition peak while in the reference sample, a two-stage peak is observed. Also, differential scanning calorimetric (DSC) illustrated that the produced fine AP samples in exothermic decomposition has an intermediate peak. This peak has a high overlay with low temperature decomposition (LTD) and high temperature decomposition (HTD) peak. In general, decomposition of produced sample showed one exothermic peaks.

    Keywords: Ammonium Perchlorate, Solvent, anti-solvent Crystallization, Thermal behavior, Morphology, Eductor
  • Narges Zohari *., Fatemeh Abrishami ., Roghayeh Baharvand Pages 95-103

    In this work the new simple model proposed for predicting the thermal decomposition temperature of energetic nitroaromatic compounds. The results are shown that the optimum elemental composition and several structural parameters have the most effects on this model which is derived by multiple Linear Regression (MLR) approach. The determination coefficient of the model is 0.940 for 29 compounds as training set. Also, the root mean square and absolute standard deviation of the proposed model are 9.90 and 8.44, respectively. The decomposition temperature of 7 energetic nitroaromatic with various chemical structure as test set, are predicted by the new model. The results have shown the high predicting power of the model. The validation of the proposed model is investigated through cross validation method. The value of Q2LOO and Q2LMO as 0.943 and 0.946, respectively confirmed that the good validation of the model.  The proposed model can also apply for designing novel ideal energetic nitroaromatic compounds with appropriate thermal stability.

    Keywords: Energetic Nitroaromatic Compounds, Thermal decomposition temperature, Multiple Linear Regression Method
  • Ahmad Mollaei *, Reza Kasaei, Ali Kheyrabadi, Vahid Afshari Pages 105-112

    The jet formation caused by the collapse of a liner is dependent mainly upon the explosive characteristics loaded in shaped charge warhead. In this study, the purpose was to compare the influence of Octol and PBXN-110 fillers on performance of a specific shaped charge warhead. This material loaded into the aluminum-cased shaped charge having a 35° copper  liner and 510 cm3 in capacity. Results obtained by numerical simulation (LS-Dyna) indicated that the most effective stand-off is 50 cm. Based on simulation data, octol has a higher penetration compared to PBXN-110 for the same stand-off. Results from the experimental tests also showed that the warheads loaded with octol and PBXN-110 have penetration about 444 mm and 324 mm respectively. PBXN-110 exhibit a weak penetration effect due to its lower density and detonation velocity compared to Octol.

    Keywords: Shaped charge, Penetration, Octol, PBXN-110, Simulation
  • Hossein Soury *., Seyyed Hadi Motamedoshariati, Reza Sohrabi Pages 113-124

    One of the regular tests used for designing explosive materials for internal explosion is doing the explosion in a closed or partially closed environment to detect and analyzing the blast wave parameters. In this regard, the test so-called two- room test is considered among researchers. The test is performed in two reinforced concrete- built rooms which are connected by a door. The explosive material is detonated in one room and the effects of that are measured and analyzed in both of them. The purpose of the current study is to predict the maximum number of explosions which leads to destruction of the prefabricated rooms. Hence, after validation of the solution, the numerical simulation of the successive explosions was performed by AUTODYN hydrodynamic software. The damage parameter in RHT model of concrete was used as a basis to determine the number of allowable explosions. According to the mentioned basis and with extrapolating the simulation results, maximum number of the allowable explosions was determined for different amount of explosives.

    Keywords: Internal blast, Reinforced concrete, Numerical simulation, AUTODYN, Damage
  • Mohammad Reza Sovizi *, Mehdi Yoosefian Pages 125-133

    The effect of the presence of compounds such as H2O, NH3, UDMH and NH2-NH2 has been reported on the inter-molecular proton transfer of 3-Nitro-1,2,4-triazole (NTO) using quantum computing. Gaussian 09 program package has been used to calculate geometry optimization and all reactions with 6-311++G(d,p) basis set. In these studies, the substances mentioned in the molecular reactions act as a catalyst. The results have shown that in NTO an intramolecular proton transfer occurs in the presence of the above catalysts, and the NTO keton form down to its enol state. According to the calculations, in the absence of the above materials and in environmental conditions, the amount of energy needed for this conversion is approximately 205.65 kJ / mol. This amount of energy indicates the sustainability of the primary material. Using quantum mechanical calculations, the amount of activation energy required to the inter-molecular transfer of proton into the presence of water, ammonia, hydrazine, and asymmetric dimethylhydrazine compounds was calculated 70.44, 56.64, 64.56, and 57.02 kJ/mole respectively.

    Keywords: 3-Nitro-1, 2, 4-triazole (NTO), Catalyst, Sensitivity, Proton Transfer (PT), Quantum computation
  • Reza Teimuri*, Manizheh Parchehbaf, Keshvar Rahimpour, Alireza Aghaiepour Pages 135-143

    Burning rate accelerating catalysts are reckoned to be of important additives in the synthesis process of composite solid propellants on which much effort is made these days to suggest a novel procedure for their synthesis. Among many tasted chemicals, liquid ferrocene derivatives have been used much more vastly due to their better performance and suitable processability. But, these compounds start to migrate during the retention time which lead to destructive changes in propellant performance and more sensibility to undesired stimulations. In order to avoid  these problems, researchers have tried to graft them to HTPB prepolymer, Butacene is an attractive example of such compounds.
     According to the impotance of the produced polymers properties in synthesis process of solid propellant compounds, we have tried our best to synthesize the novel propacene burning rate accelerating catalyst by changing the chain length of ferrocene derivative grafted to the polymer and modifying the iron percentage. In the present study physical characteristics like density, viscosity, hydroxyl amount and the glass transition temperature of the product have been investigated. Iron content have also been determined by atomic absorption technique. The result of our experiments showed that propacene is better candidate due to its more suitable properties such as significant low viscosity and glass transition temprature and much better thermal resistance in comparison to butacene.

    Keywords: Propacene, Butacene, Burning rate accelerator catalyst, HTPB