فهرست مطالب

تحقیق و توسعه مواد پرانرژی - سال دهم شماره 1 (پیاپی 22، بهار و تابستان 1393)
  • سال دهم شماره 1 (پیاپی 22، بهار و تابستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/03/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علمی-ترویجی
  • سجاد دمیری*، حسن شکاری صفحات 3-15
    در این پژوهش، ابتدا کلیه راهکارهای لازم برای افزایش فشار و دمای انفجار ترکیبات انفجاری بررسی شده و ضمن معرفی کلی مبانی عملکرد مواد منفجره ترموباریک(TBX)، انواع افزودنی های رایج در TBXها شناسایی و خواص عمومی آنها معرفی و تحلیل شده است. همچنین محدودیت های موجود ناشی از احتراق ناقص فلز آلومینیوم در سیستم های انفجار ی مذکور و رویکردهای اصلی در زمینه بهبود عملکرد افزودنی های فلزی مورد استفاده در ترموباریک ها تا حد مناسبی معرفی شده است. نتایج این بررسی ها حاکی از استفاده از آلیاژهای فلزی پرانرژی، بایندرهای هالوژن دار، کاتالیست های اکسید فلزی یا مقدار کمی اکسیدکننده های معدنی چگال در مواد منفجره پلاستیکی (PBXs) ترموباریکی است.
    کلیدواژگان: مواد منفجره ترموباریک، افزودنی ها، آلومینیوم، آلیاژهای فلزی
  • اعظم قوی، سید قربان حسینی*، علی رضا زارعی، اسماعیل ایومن صفحات 16-25
    پیشرانه های جامد کامپوزیتی منبع اصلی انرژی شیمیایی در پرتابه ها و موشک ها هستند. پیشرانه کامپوزیتی از ذرات اکسیدکننده کریستالی که در بایندرهای پلیمری سوخت پراکننده شده اند، تشکیل شده است. آمونیوم پرکلرات (AP) به عنوان متداول ترین اکسیدکننده و پلی بوتادی ان دارای هیدروکسیل انتهایی (HTPB) به عنوان متداول ترین بایندر سوخت، استفاده می شود. خواص بالستیکی پیشرانه کامپوزیتی را می توان با افزودن کاتالیزورهایی مانند نانو ذرات فلزی، اکسیدهای فلزی، آلیاژها، اسپینل ها و... که باعث تسریع سرعت تجزیه شدن AP می شوند، بهبود داد. در این مقاله مروری تلاش شده تا اطلاعات مختصری از تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات، مکانیسم تجزیه حرارتی و عوامل متفاوتی که بر تجزیه حرارتی آن موثر هستند، آورده شود. همچنین در این مطالعه، تلاش شده تا اطلاعاتی در مورد اثر کاتالیزوری نانو اسپینل ها بر تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات (AP)، جمع آوری گردد. به هرحال، بررسی ها نشان داده اند که نانوذرات اسپینلی فلزات واسطه بر سنتیک تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات اثر قابل توجهی داشته و سرعت سوزش پیشرانه های جامدکامپوزیتی را افزایش می دهند.
    کلیدواژگان: آمونیوم پرکلرات، تجزیه حرارتی، نانوکاتالیست، اسپینل
  • مهدی آقایاری، فرهاد سیف، هادی احمد زاده صفحات 27-33
    سرعت سوزش پیشرانه جامد وابستگی زیادی به فشار دارد، به نحوی که در طول مدت احتراق پیشرانه در موتور موشک، نوسانات کم در احتراق به تغییرات قابل ملاحظه ای در فشار منجر می گردد. این موضوع در مواقعی می تواند منجر به انفجار موشک گردد. بهترین حالت برای احتراق پیشرانه ها زمانی است که سرعت سوزش مستقل از فشار باشد. اصلاح کننده های خواص بالستیکی برای کاهش حساسیت سرعت سوزش پیشرانه به نوسانات فشار و همچنین برای کاهش و یا افزایش سرعت سوزش به فرمولاسیون پیشرانه اضافه می شوند. از جمله این مواد می توان به نمک های مس و نمک های سرب اشاره نمود که باعث ایجاد حالت پلاتو و مزا در پیشرانه دوپایه می گردند. در این مقاله مکانیسم کاتالیست های سرعت سوزش در ایجاد حالت پلاتو و مزا در پیشرانه های دوپایه بررسی شده است.
    کلیدواژگان: پیشرانه دوپایه، کاتالیست سرعت سوزش، پلاتو، مزا
  • دکتر محمدعلی دهنوی، مهندس عباس کبریت چی صفحات 35-43
    در این مقاله شارژ مواد منفجره حاوی TNT توسط روش ریخته گری مذاب مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. ریخته گری مذاب مواد منفجره حاوی TNT یکی از تکنیک های رایج برای تولید انبوه و به صرفه مواد منفجره به شمار می رود. ماده منفجره TNT به عنوان تنها ماده منفجره مذاب در دمای پایین (C 4/80) می باشد که معمولا ماتریس مناسبی جهت ریخته گری است. از طرفی منقبض شدن آن به میزان 12-11% حین جامد شدن، فرآیند ریخته گری مذاب را با مشکلاتی مواجه می کند. در این مقاله ضمن بررسی ابعاد مختلف فرآیند ریخته گری مذاب شامل مواد، فرمولاسیون های رایج، فرآیند مایسنر و مدلسازی عددی به مشکلات حین فرآیند و بررسی مزایا و معایب آن پرداخته شده است. مطالعات نشان داد که فرآیند ریخته گری مذاب ساده و دارای توجیه اقتصادی می باشد و به راحتی می توان از آن برای تولید مواد منفجره در مقیاس صنعتی در شرایطی نسبتا ایمن استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مواد منفجره، شارژ، تری نیتروتولوئن (TNT)، ریخته گری مذاب
  • سعید یاری، پیمان سلیمانی حمیدی نژاد، ابراهیم بلاغی، آیت الله کلانتری، فرهاد سیف صفحات 45-56
    بررسی ها نشان می دهند که پارامترهای گسترده و پیچیده ای بر روی سرعت سوزش پیشرانه ها موثرند. در این مقاله به ارزیابی چگونگی اثر توزیع ذرات AP، اثر اندازه ذرات AP، اثر ذرات Al، Fe2O3، ویسکوزیته، فاکتور شکل، اندازه میکسر و پارامترهای مکانیکی مانند اثر کشش و تنش ها بر روی سرعت سوزش پیشرانه ها پرداخته شده است. این بررسی ها نشان می دهد که با کاهش اندازه ذرات AP، توزیع مناسب ذرات و اندازه ذرات AP، کاهش اندازه ذرات Al تا حد نانومتری، کاهش اندازه میکسر و اضافه کردن کاتالیزورهای سرعت سوزش مثل Fe2O3 موجب افزایش سرعت سوزش پیشرانه مرکب می شود. همچنین کشش و تنش های اعمالی به پیشرانه نیز می تواند موجب افزایش سرعت سوزش شود.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد مرکب، سرعت سوزش، Al، آمونیوم پرکلرات، Fe2O3
  • یونس موسایی اسکویی، رضا آرامی شام اسبی، حسن فتاحی، علی موسوی آذر صفحات 57-67
    در این مقاله به بررسی اثر استفاده از چند ماده برای ایجاد مقاومت در برابر جذب آب برای ماده منفجره آنفو پرداخته شده است. به منظور نیل به این هدف، پس از انجام چند آزمون غربالگری، چهار ماده شامل گوارگام، بوراکس، سریش، پلیمر سوپر جاذب سدیم پلی اکریلات انتخاب گردید. ترکیب درصد مواد انتخاب شده به وسیله طراحی آزمایش به روش مخلوط، توسط نرم افزار Minitab بهینه سازی شد. در نهایت محصول بهینه ای حاوی 90% آنفو و 10% از مخلوط چهار ماده معرفی شده در آزمون غربال گری به دست آمد که میزان نفوذ آب بعد از گذشت 12 ساعت، به 100 گرم از این محصول که درون یک استوانه مدرج ml250 قرار داشت، حدودmm 10 مشاهده شد.
    کلیدواژگان: ماده منفجره آنفو، مخلوط مقاوم در برابر آب، طراحی آزمایش
  • علی صابری مقدم، هدیه اکبری صفحات 69-76
    هیدروژن مایع به عنوان یک پیشرانه قدرتمند و پربازده در صنایع فضایی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله ابتدا اصول کلی در رابطه با مایع سازی هیدروژن گازی بیان شده است. سپس روش های مختلف مایع سازی هیدروژن شامل چهار دسته کلی فرآیند پیش سرمایشی لینده- هامپسون، فرآیند کلاود، فرآیند کلاود با پیش سرد کن هلیم و فرآیند مایع سازی به کمک سرما سازهای کوچک، بررسی و مزایا و معایب هر روش بیان گردیده است. در انتها، با توجه به امکانات و شرایط فعلی کشور، فرآیند پیش سرمایشی لینده- هامپسون برای مایع سازی هیدروژن در مقیاس کوچک، انتخاب شده است.
    کلیدواژگان: هیدروژن مایع، مایع سازی هیدروژن، فرآیند پیش سرمایشی لینده، هامپسون، ارتو و پارا، پیشرانه
|
  • S. Damiri, H. Shekari Pages 3-15
    In this study, firstly all methods for increasing of blast temperature and pressure of explosive materials have been investigated, then by introducing the general principles of thermobaric explosives (TBXs), various types of additives used in TBXs are identified and their general properties are presented and analyzed. Furthermore, the limitations arising from the incomplete combustion of aluminum metal in the blast systems and useful approaches to improve the performance of metallic additives used in TBXs have been introduced as well. The results of these studies suggest using of high energy metal alloys, halogenic binders, metal oxide catalysts or small amount of dense mineral oxidizers in the plastic bonded thermobaric explosives.
    Keywords: Thermobaric explosives, Additives, Aluminum, Metal alloys
  • A.Ghavi, S. G. Hosseini, A. R. Zarei, E. Auomen Pages 16-25
    Composite solid propellant is composed of crystalline oxidizer particles dispersed in polymeric fuel binder. Ammonium perchlorate (AP) is used as the most common oxidizer and hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) as the fuel binder. The ballistics of a composite propellant can be improved by adding a catalyst such as, nanosized metals, metal oxides, alloys, spinels and etc, which accelerates the rate of decomposition of AP. This review represents an attempt to summarize literature data on thermal decomposition of ammonium perchlorate, the mechanism of thermal decomposition and various factors which influence on the thermal decomposition of ammonium perchlorate. Also in this study, an attempt to collect summarized literature data on catalytic effect of nanosized spinels compound on the thermal decomposition of ammonium perchlorates is made. However, our literature survey was shown that spinels nanoparticles of transition metal oxides, can be remarkably affect the kinetics of decomposition of ammonium perchlorate and increase the burning rate of composite solid propellants.
    Keywords: Solid Propellant, Ammonium Perchlorate, Thermal Decomposition, Nano Catalysis, Metal Oxides, Spinel
  • M. Aghayari, M. Mahdavi, F. Seif, H. A. Mozaffari Pages 27-33
    Double base solid propellant burning rate is highly dependent on the pressure, so that the combustion duration propellant rocket engines, combustion vibration leads to considerable changes in pressure. This could lead to an explosion in rocket engines. The best case is propellant combustion independent of pressure. Ballistic modifiers added to propellant formulation for reduce pressure sensitivity and reduce or increase of burning rate also. Lead and copper salts are materials that create plateau and mesa in double base propellant. In this article, effective ingredient in creation of plateau effect in double base propellant investigated. Some of these ingredients are particle size, concentration, dispersal, decomposition temperature and ability of ultraviolet ray of catalyst. In addition to, mechanism of create plateau and mesa in noncatalysed double base propellant and also empirical, radically and preckel mechanisms of create plateau and mesa for lead catalysts in double base propellant investigated.
    Keywords: Double Base Solid Propellants, Burning Rate Catalyst, Plateau, Mesa
  • M. A. Dehnavi, A. Kebritchi Pages 35-43
    In this article charging of explosives through casting has been investigated. Melt casting of TNT-based explosives is one of the most common techniques to economic and mass production of explosives. TNT is the only molten explosive at low temperature (80.4 C), so it is a convenient matrix for casting. Shrinkage of TNT in amount of 11-12% during solidification causes some problems in melt casting. In this article a description of different aspects of melt casting including material, common formulations, Meisner process, numerical simulation and comparison of advantages and disadvantages have been discussed. Studies show that the melt casting is a simple and feasible technique which can be safely used at industrial scale.
    Keywords: Explosives, Charging, Trinitro Toluene (TNT), Melt Casting
  • S. Yari, P. Soleimani, E. Balaghi, A. Kalantari, F. Seif Pages 45-56
    Investigation shows that the some complex and expanded parameters are effective on the burning rate. In this paper we evaluate the effect of particles dispersion, size of AP particle, the size of Al particles, Fe2O3, viscosity, shape factor, the size of mixer and the mechanical parameters such as tensile and stress on the burning rate. These studies show that the decrease of AP particles, size distribution, using nano-size Al particles, decreasing the mixer size and adding burning rate catalysts such as Fe2O3 can increase the burning rate of composite propellant. Also loaded stress and strain can increase this parameter.
    Keywords: Composite Solid Propellant, Burning Rate, AP, Al, Fe2O3
  • Y. Mosaei Oskoei, R. Arami Sham Asbi, H. Fattahi, A.Mousavi Azar Pages 57-67
    In this article, to obtain water resistant ANFO explosive, the effect of some components were investigated. To reach this aim, four components including guar gum, borax, eremurus (as glue) and superabsorbent sodium polyacrylate were selected. To determine and optimize the percentage of components in the mixture, design of experiments in Minitab software was used. Finally, the optimized product including 90% ANFO and 10% of mixture of four compounds were obtained, which the water penetration into 100gr of this product (in 250ml graduated cylinder, after 12 hours) was about 10 mm.
    Keywords: ANFO Explosive, Water Resistant Mixture, Design of Experiment
  • A. Saberi Moghaddam, H. Akbari Pages 69-76
    Liquid hydrogen is used as a powerful and efficient propellant in spacecraft industries. This paper first presents the main principles of hydrogen liquefaction. Then, different methods for hydrogen liquefaction, including four general categories: precooled Linde-Hampson process, Claude process, helium-precooled Claude process and liquefaction by small cryo-coolers, are expressed along with their advantages and disadvantages. Considering native technology, the precooled Linde-Hampson process for small scale hydrogen liquefaction has been selected.
    Keywords: Hydrogen Liquefaction, Liquid Hydrogen, Pprecooled Linde, Hampson Process, Propellant