فهرست مطالب

تحقیق و توسعه مواد پرانرژی - سال دهم شماره 3 (پیاپی 24، زمستان 1393)
  • سال دهم شماره 3 (پیاپی 24، زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/12/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سیدعباس وزیری*، عباس رضایی صفحه 3
    شواهد تجربی نشان می دهند که برخی از نانوکامپوزیت ها از اهمیت ویژه ای در سازه خودرو های زرهی برخوردار می باشند. با توجه به اینکه از بزرگترین چالش های پیش روی توسعه این نانوکامپوزیت ها در استفاده گسترده، هزینه تقویت کننده های نانویی و پیچیدگی ساخت آنها با روش-های کنونی است، از این رو شبیه سازی این مواد و پی بردن به خواص آنها به صورت تحلیلی یا عددی امری ضروری است. در این مقاله، معادلات ساختاری تحلیلی- تجربی مرتبط با جذب انرژی در نانو زره های کامپوزیتی و روش های مختلف شبیه سازی جذب انرژی در نانوکامپوزیت ها برای بهره برداری در شبیه سازی نانو زره ها به کار گرفته می شود. در این مطالعات، مقادیر ثابت های مورد نیاز برای شبیه سازی عددی از آزمون های تجربی حاصل شده است. بنابراین، با توجه به اینکه این ثابت ها از شبیه سازی دینامیک مولکولی قابل استخراج می باشند، ضروری است این شبیه سازی ها با ترکیب روش المان محدود با شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده شوند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت ها، جذب انرژی ضربه، مکانیزم بیرون کشیدن، دینامیک مولکولی
  • یونس موسائی اسکوئی*، رضا آرامی شام اسبی، حسن فتاحی صفحه 15
    گوانیدین و مشتقات آن دارای کاربردهای وسیع در صنایع مختلف و مواد پرانرژی هستند. این تنوع کاربرد، باعث شده است تا همواره بررسی روش های سنتز این ترکیب و مشتقات آن مورد توجه محققان قرار گیرد. این مقاله مروری به معرفی و بررسی روش های سنتز گوانیدین و مشتقات آن پرداخته است. روش های سنتز گوانیدین از مسیرهای مختلف مانند افزایش نمکهای آمونیوم به سیانوگوانیدین یا سیانامید و واکنش تیو اوره با نمکهای آمونیوم مورد بررسی قرار گرفته است. روش های سنتز مشتقات نیترو-، نیتروزو-، آمینو- و آلکیل- گوانیدین نیز بررسی شده است. همچنین کاربردهای مختلف گوانیدین و مشتقات آن در حوزه مواد پرانرژی مورد مطالعه قرار گرفته است
    کلیدواژگان: گوانیدین، مشتقات گوانیدین، نیترو گوانیدین، آمینوگوانیدین، گوانیدین استخلاف دار، مواد پرانرژی
  • سعید یاری*، احمد حکیمی سیبنی، علی ثاراللهی، هاتف ایروانی، علی بلوکیان صفحات 29-56
    مطالعات اخیر در حوزه پیشرانه جامد نشان می دهد که نیروی حاصل از شتاب چرخشی اعمال شده بر یک پیشرانه، معمولا سبب افزایش سرعت سوزش آن می شود. ارتباط میان میدان شتابی با سرعت سوزش پیشرانه بر خواص بالستیکی سیستم های موشکی، بویژه موشک هایی با گرین های حفره دار بسیار مهم است. اگر این اثر توسط طراح به خوبی در نظر گرفته نشود سبب قرار گرفتن منحنی عملکرد فشار-زمان در خارج از محدوده مطلوب شده و در اغلب موارد سبب افزایش فشار بیش از حد و ترکیدن محفظه احتراق می گردد؛ لذا طراح نیازمند دانش صحیحی برای بررسی تاثیر شتاب بر عملکرد موتور موشک سوخت جامد است. در این مقاله به ارزیابی اثر شتاب چرخشی بر سرعت سوزش پیشرانه های حاوی و فاقد آلومینیوم پرداخته شده است. که نتایج نشان می دهد در هر دو حالت، شتاب چرخشی موجب ازدیاد سرعت سوزش پیشرانه می گردد. همچنین مدلهایی جهت پیش بینی عملکرد این پیشرانه ها در میدان شتابدار ارائه گردیده است که این مدلها دارای دقت نسبتا مناسبی برای برازش داده های تجربی می باشند.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد، شتاب چرخشی، سرعت سوزش، تراست
  • محمدرضا وجدی*، محمدعلی دهنوی صفحه 41
    پیشرانه های جامد مرکب بر پایه ی HTPB منبع انرژی برای پیشرانش راکت ها و موشک ها می باشند. از آنجایی که پیشرانه های جامد مورد استفاده در سامانه های راکتی و موشکی با سرعت بیشتری نسبت به دیگر اجزای سیستم دچار تخریب می شوند لذا طول عمر کل سیستم عمدتا به وسیله ی عمر پیشرانه ها تعیین می شود. گرین های پیشرانه در موقع انبارداری و حمل و نقل در معرض عوامل محیطی مختلفی همچون رطوبت، دما، ارتعاش و شوک قرار می گیرند که ممکن است موجب تغییر خواص مکانیکی آنها شود. در این مقاله تاثیر عواملی مانند اندازه ی ذرات سوخت فلزی، شکل گرین، دما، رطوبت و مهاجرت بر کهولت پیشرانه های جامد مرکب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان داد که جایگزینی ذرات میکرو با نانو آلومینیوم، سبب تسریع فرآیند کهولت می شود. گرین های جدا از بدنه کهولت کمتری نسبت به گرین های متصل به بدنه دارا می باشند. به طور کلی دما، رطوبت، مهاجرت نرم کننده و نفوذ گازها تاثیر منفی بر خواص شیمیایی و فیزیکی پیشرانه ها می گذارند.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد مرکب، HTPB، کهولت پیشرانه، رطوبت، مهاجرت نرم کننده
  • سعید بابایی*، زهرا منجزی صفحه 55
    مواد عایق حرارتی سطح داخلی بدنه موتور را در تماس با گازهای داغ تولید شده و جریان متلاطم بسیار شدید و فشار بالای ناشی از احتراق پیشرانه محافظت می کنند. یکی از ویژگی های این مواد، خاصیت فداشوندگی آن ها است که بر اساس آن عایق ها را در دو دسته فداشونده غیرزغالی و فداشونده زغالی (کامپوزیتی) دسته بندی می کنند. عایق های کامپوزیتی شامل ماتریسی از نوع رزین و یا الاستومر به همراه یک فاز تقویت کننده می باشند. از جمله این ماتریس ها می توان به رزین های فنولیک، اپوکسی، پلی استر و الاستومرهای پلی یورتان، لاستیک نیتریل و سیلیکون ها اشاره نمود که با الیافی نظیر گرافیت، سیلیکا، کربن، کوارتز، شیشه، آزبست و غیره تقویت می شوند. همچنین از افزودنی های کندسوزکننده که بر خواص حرارتی عایق بسیار موثرند می توان به آنتیموان اکسید، ترکیبات آلی هالوژنه، ترکیبات مولیبدن، هیدرات های فلزی و هالید های معدنی اشاره نمود. در این مقاله ضمن معرفی این ترکیبات به بررسی اثر آن ها بر خواص عایق پرداخته می شود. همچنین بررسی خواص حرارتی یک نوع عایق کامپوزیتی بر پایه اپوکسی همراه با کندسوزکننده و بدون کندسوزکننده حاکی از به تاخیر افتادن فرآیند پخت، ثبت یک منحنی یکنواخت فشار- زمان و افزایش مقدار زغال باقی مانده در عایق کامپوزیتی دارای کندسوزکننده بوده است.
    کلیدواژگان: عایق کامپوزیتی، سوخت جامد، رزین، الیاف، کندسوزکننده
  • منصور شهیدزاده*، فائزه فرزندی صفحه 65
    پلی یورتان مهمترین پلیمر شناخته شده برای تهیه بایندر مواد پرانرژی است. پلی یورتان ها عموما از واکنش پلی ال و دی ایزوسیانات و زنجیر افزاینده سنتز می شوند. الاستومرهای پلی یورتانی دارای مورفولوژی دو فازی شامل بخش نرم و سخت هستند. زنجیر افزاینده ها، دی ال یا دی آمین های کوچکی هستند که از طریق واکنش های شیمیایی وارد بخش های سخت پلیمر می شوند. ساختار شیمیایی زنجیر افزاینده، مقدار زنجیر افزاینده در فرمول بندی و نحوه فرایند و تهیه پلی یورتان موجب تغییر مورفولوژی و خواص پلیمر از طریق برهم کنش بین بخش سخت- سخت و سخت- نرم می شود. در این مقاله چگونگی عملکرد و تاثیر زنجیر افزاینده بر خواص فیزیکی، مکانیکی و انرژی زایی بایندرهای پلی یورتان بررسی شده است.
    کلیدواژگان: پلی یورتان، بایندر، زنجیر افزاینده، مورفولوژی دو فازی
  • علی صابری مقدم*، زهرا قاسمی، فرزانه جعفری صفحه 75
    طراحی مخازن مورد استفاده برای ذخیره پیشرانه های کرایوژنیک هیدروژن مایع و اکسیژن مایع با توجه به دمای جوش پایین این سیالات در مقایسه با سایر مخازن نگهداری دارای تفاوت های بسیاری است. در این مقاله مهم ترین سیستم های عایق بندی مخازن ذخیره سیالات کرایوژنیک از جمله عایق خلا، عایق خلا همراه با پودر، عایق خلا همراه با سپرهای تابشی، عایق های چند لایه و مخازن عایق شده با پوسته سرد مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که بسته به نوع کاربرد و ظرفیت مخازن ذخیره، نوع عایق بندی مناسب می تواند متفاوت باشد. مناسب ترین نوع عایق بندی مخازنی که به منظور ذخیره هیدروژن مایع در واحدهای مقیاس کوچک بکار می روند، عایق خلا همراه با پوسته سرد و مناسب ترین عایق برای مخازنی که پایین بودن وزن آنها دارای اهمیت است، عایق های چند لایه یا سوپر عایق ها می باشند. همچنین برای مخازن ذخیره اکسیژن مایع با حجم زیاد، استفاده از عایق خلا مناسب ترین گزینه می باشد.
    کلیدواژگان: مخازن کرایوژنیک، عایق بندی، نرخ تبخیر، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع
  • صفحه 87
    پیرولانت ها یک دسته مهم از مواد پرانرژی هستند که به دلیل داشتن محتوای انرژی بالا و باقیمانده جامد گداخته، دارای کاربردهای گسترده نظامی و غیرنظامی می باشند. پیرولانت های آتش زا در حالت سوخت غنی و یا مازاد اکسید کننده، می توانند برای تامین انرژی مورد نیاز احتراق انواع مواد هدف بکارگرفته شوند. ملزومات و ویژگی های یک پیرولانت آتش زا بصورت شفاف هنوز مشخص نشده است. با این وجود داشتن محتوای انرژی بالا، پارامترهای سینتیکی حرارتی متعارف و سرعت های سوزش متوسط از ملزومات اولیه این ترکیبات است. در این کار تحقیقاتی برای اولین بار پیرولانت چند جزئی Al/MnO2/PTFE بعنوان یک خرج آتشزای معرفی شده است. سینتیک های واکنش حرارتی مانند انرژی فعال سازی، فاکتور فرکانس، دمای بحرانی و دمای تجزیه خود شتابی با استفاده از کالریمتری روبشی دیفرانسیلی مطالعه گردید. همچنین خواص احتراقی مانند سرعت جبهه موج احتراق و زمان تاخیر آغازش با استفاده از یک سیستم آزمایشگاهی کانال باز و تصویر برداری با دوربین سرعت بالای پیشرفته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با مشارکت حدود 30% نانو ذره آلومینیوم، دمای آغازگری و انرژی فعال سازی کاهش یافته است و موجب ایجاد رفتار احتراقی و مکانیزمی متفاوت و منحصر به فردی شده است.
|
  • S. A. Vaziri *, A. Rezai Page 3
    Experimental evidence shows that some nano-composites have particular importance in armor vehicles structures. Simulation and finding the properties of these Nano-composites analytically or numerically is an essential work, due to the cost of nano reinforcements and their production complexity with current methods. This paper employs analytical- experimental constitutive equations of energy absorption in composite nano-armors and various approaches for using in nano-armors simulation. In these studies, the constants values required for numerical simulation are obtained by the experimental tests. So, considering these constants can be extracted from molecular dynamics simulations, the use of finite element method combined with molecular dynamics simulations its essentials in these simulations.
    Keywords: Nano, Composites, Impact Energy Absorption, Pull, out Mechanism, Molecular Dynamics
  • Y. Mosaei Oskoei*, R. Arami Sham Asbi, H. Fattahi Page 15
    Guanidine and its derivatives have wide applications in various industries and energetic materials. Because of these wide applications, various researches are concentrated on the synthesis of guanidine and its derivatives. This review article has introduced synthesis methods of guanidine and its derivatives. Guanidine synthesis routes like addition of ammonium salts to cyanoguanidine or cyanamide, and thiourea reaction with ammonium salts are studied. Synthesis methods of nitro-, nitroso-, amino-, and alkyl- guanidines are reviewed. Also, different applications of guanidine and its derivatives in the field of energetic materials are summarized.
    Keywords: Guanidine, Guanidine Derivatives, Nitroguanidine, Aminoguanidine, Substituted Guanidine, Energetic Materials
  • S. Yari*, A. Hakimi Shibni, A. Sarallahi, H. Iravani, A. Bolukian Pages 29-56
    Recent studies in solid composite propellants indicate that acceleration field cause to increase in burning rate. Relation between acceleration field and burning rate of propellant have an important effect on missile systems ballistic, especially on perforated grain missiles. If these effects has neglected in design phase, the pressure-time profile shifted out of acceptable rage and result in increasing pressure and motor fail. Therefor in order to design rockets, need to know the acceleration effect on solid rocket performance. In this work influence of acceleration field in burning rate of non-aluminized and aluminized propellant has been investigated. The results showed that at both of them, the spin acceleration led to increase the burning rate of propellants. Also models with a good accuracy to predict the performance of propellant in accelerated field, has been introduced.
    Keywords: Solid Propellant, Spin Acceleration, Burning Rate, Thrust
  • M. R. Vajdi*, M. A. Dehnavi Page 41
    HTPB based composite Solid propellants are the source of power for the propulsion of rockets and missiles. Since composite solid rocket propellants, used in rockets and missiles is the fastest degrading component of the complete system, shelf life of the system is mainly governed by the life of the propellants. During storage and transportation, the propellant grains are subjected to various conditions such as humidity, temperature, vibration, and shocks. This condition causes significant changes in mechanical properties of the propellant. In this paper the effects of parameters such as particle size of metallic fuel, grain shape, temperature, humidity and migration on the aging composite solid propellant was studied. The Investigations showed that the Nanoaluminum (nano vs micro) is very susceptible to ageing phenomena. The free standing grains have less aging than case-bonded grains. In general, the temperature, humidity, plasticizer migration and gaseous diffusion have negative effects on the chemical and physical properties of propellant.
    Keywords: Composite Solid Propellants, HTPB, Aging, Humidity, Migration, Grain
  • S. Babai*, Z. Monjezi Page 55
    Thermal insulation materials protects internal surface of the motor casing in contact with the hot produced gases, extreme turbulence flow and high pressure due to combustion propellant. Insulation Materials in the rocket motor covers the inner surface of the motor casing and protect the body against the damage caused by extreme and short-term heat, intense turbulent flow and high pressure. One of the characteristics of this material is ablation upon which the insulation are classified in two categories, ablating no-charring insulations and ablating charring insulations or composite insulation. Composite insulations are consisting of resin or elastomer matrices with reinforcing phase. These matrices can be pointed to resins such as phenolic resins, epoxy, polyester and polyurethane elastomers, rubber, Nitrile and Silicone that reinforced by the suitable reinforcing such as Fibers, graphite, silica, carbon, quartz, glass, asbestos, etc. Flame retardant additives also have a large influence on the thermal properties of insulation among these can be noted the antimony oxide, organic halogenated compounds, molybdenum, metal hydrates and inorganic halides. In this paper, the properties of each of these compounds are examined. Also, the thermal properties of an insulating epoxy based composites with and without flame retardant suggests delayed of curing process, Submit a uniform pressure – time curve and increase the amount of residual charcoal in the composite insulation have been flame retardant.
    Keywords: Composite Insulation, Solid Propellant, Resin, Fiber, Flame Retardant
  • M. Shahidzadeh*, F. Farzandi Page 65
    Polyurethanes are the most well-known polymers used as a binder in high energy material. Polyurethanes are generally synthesized by the reaction of diisocyanates, polyols and a chain extender. Polyurethane elastomers have a two phase morphology consisting of hard and soft segments. Chain extenders are small diols or diamines that are inserted to the hard segment of polyurethane chain. Chemical structure of chain extender, the amount of chain extenders in polyurethane and processing condition can change the morphology and properties of the polymer through influencing on the intermolecular attractions between hard-hard and hard-soft segments of polyurethane. In this paper, the role and impact of various chain extender on the physical, mechanical and energetic properties of the thermoplastic polyurethane were investigated.
    Keywords: Polyurethane, Binder, Chain Extender, Two Phase Morphology
  • A. Saberi Moghaddam*, Z. Ghasemi, F. Jafari Page 75
    The design of cryogenic propellant tanks that are used for storing liquid hydrogen and liquid oxygen due to the low boiling temperature has many differences compared with the others.In this paper, the most important insulated systems in cryogenic storage tanks, such as vacuum insulated, vacuum insulated with powder, vacuum insulated with radiation shields, multilayer super insulation and vacuum cooled shields are discussed. Researches have shown that due to the kind of application and capacity of the storage tanks, the kinds of appropriate insulations couldbe difference.The most appropriate type of insulated tanks that are used in small-scale units is vacuum cooled shield, and multilayer super insulation is used in cases that the weight of tanks has an important role. Also vacuum insulation is the most appropriate option for a high volumeliquid oxygen storage tanks.
    Keywords: Cryogenic Storage Tanks, Insulation, Evaporation Rate, Liquid Hydrogen, Liquid Oxygen