مواد پرانرژی
سال:1386 | دوره:2 | شماره:1 (پیاپی 3) |تعداد مقالات:8

پیشرانه های ژل در زمره پیشرانه های پیشرفته ای هستند که آنها را می توان حالت بهینه شده پیشرانه های مایع دانست. ایمپالس ویژه بالا، دانسیته مناسب، ایمنی بیشتر نسبت به پیشرانه های مایع و جامد و قابلیت مدیریت تراست از جمله مزایای این پیشرانه ها نسبت به پیشرانه های متعارف جامد و مایع می باشد. در طی دهه های اخیر تحقیقات وسیعی جهت ساخت، کنترل کیفیت، احتراق و بکارگیری این پیشرانه ها صورت گرفته است. از جمله کاربردهای این پیشرانه ها، بکارگیری آنها در پیشرانش اژدرها، موشکهای کروز و هوازی، موشکهای تاکتیکی هوشمند، سیستمهای پرتاب ماهواره، بوستر موشکهای پیشرفته و سیستمهای پرتاب صندلی خلبان می باشد. در این تحقیق مقالاتی که تاکنون در زمینه ساخت پیشرانه های ژل منتشر شده مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند و آنگاه خواص و ویژگیهای پیشرانه های ژل، پارامترهای مهم برای ساخت این پیشرانه ها و سپس روش ساخت مهمترین سوختها و اکسیدکننده های ژل پیشرانه های دوتایی ارایه گردیده است. در ادامه سیمولنتهای ژل، کاربرد آنها و روشهای ساخت آنها بیان گردیده است. با توجه به مطالعات انجام شده و به منظور بررسی امکانپذیری ساخت ژل MC-H2O، ساخت سیمولنت ژل MC-H2O در آزمایشگاه انجام شد و رفتار ریولوژیکی این ژل مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ژل MC-H2O دارای رفتار ریولوژیکی خوبی است و می تواند به عنوان سیمولنت مناسبی برای پیشرانه های ژل UDMH به کار برده شود.

کاربید بور یکی از مواد فوق العاده سخت می باشد که کاربردهای مختلفی از جمله صفحات زرهی، نازل موشک ها، ابزارهای برشی، اجزای مقاوم پوششی، مواد جاذب نوترون و غیره پیدا کرده است. یکی از موانع استفاده گسترده صنعتی کاربید بور استحکام تقریبا پایین (MPa 400-200)، قابلیت سینترپذیری ضعیف و تافنس شکست کم (MPam1/2 3-2) می باشد که از مشکلات کاربرد آن به شمار می رود. با توجه به اینکه کاربید بور خالص به سختی تا حدود 80 درصد دانسیته تئوری سینتر می شود (به دلیل پیوند کووالانت قوی و دیفوزیون پایین) فازهای ثانویه مختلفی به عنوان کمک سینتر به آن افزوده می شود. در این تحقیق تاثیر افزودنی SiB6 به عنوان کمک سینتر بر رفتار سینتر پذیری و خواص مکانیکی کاربید بوربه عنوان یک ماده مقاوم در برابر پرتابه های نفوذی بررسی شده است. مقدار صفر تا ده درصد وزنی از کمک سینتر SiB6 به کاربید بور جهت بهبود سینترپذیری و افزایش خواص مکانیکی اضافه شده و رفتار سینترپذیری آن در دماهای °C 2050 و °C2150 همراه با خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. افزودن SiB6 باعث بهبود قابلیت سینترپذیری و افزایش دانسیته کاربید بور شده که ماکزیمم آن برای نمونه های حاوی 5% وزنی کمک سینتر برابر با 98% دانسیته تئوری بدست آمد. خواص مکانیکی مانند میکروسختی، استحکام خمشی و تافنس شکست نیز با افزایش درصد کمک سینتر تا 5% وزنی بهبود و با افزایش بیشتر کمک سینتر این خواص کاهش یافت.

در این مقاله، گزارشی در خصوص طراحی و ساخت یک دستگاه ایمپالس متر (پاندول بالستیک) همراه با آزمایش تجربی ارائه می گردد. بعد از طراحی و ساخت دستگاه، تعدادی آزمایش عملی برای مطالعه رفتار ایمپالس متر در برابر بارگذاری انفجاری انجام گرفته است. ماده منفجره در جرمها و فواصل مختلف از صفحات ایمپالس متر، قرار داده شده و با حرکت محوری صفحات، مقدار ماکزیمم زاویه چرخش در هر بار بارگذاری به عنوان پارامتر اولیه جهت اندازه گیری ایمپالس یا ضربه وارده در اثر انفجارهای مختلف اندازه گیری می شود. برای بررسی پدیده ایمپالس مجموعه ای از مدل های تحلیلی با استفاده از تئوری موج ضربه و روابط دینامیکی جهت محاسبه میزان ماکزیمم زاویه چرخش صفحات ایمپالس متر ارائه شده است. مقادیر حاصل از آزمایشات با مقادیر حاصل از روابط تئوری مقایسه گردیده و رابطه بین این مقادیر با تعریف تابع خطا بین داده ها بدست آمده است. این رابطه با خطای کمتر از 10 در صد می تواند ایمپالس وارده از بارگذاری انفجاری را محاسبه کند.

طراحی تسلیحات آینده نیاز به فرمولاسیون هایی از پیشرانه و مواد انفجاری داردکه دارای کارایی بالا (انرژی خروجی) و آسیب پذیری کم در هنگام انبارداری و حمل و نقل باشد. ترکیبات حاوی گروه آزید گذشته از افزایش انرژی، بخاطر تولید میزان گاز زیاد مورد توجه می باشند. این عوامل می توانند سرعت سوزش را افزایش و اثر موج انفجار مواد انفجاری قوی را تشدید نماید.در این مقاله، روش های کلی تهیه ترکیب پرانرژی آزیدی از سلولز یا نیتروسلولز ارایه و روش های تجربی تهیه ترکیب آزیدو داکسی سلولز نیترات از نیترو سلولز و نمک فلزی آزید در حلال های آپروتیک بحث شده است. حضور گروه عاملی آزید و افزایش درصد ازت محصول توسط طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز عنصری تایید شد. گرمای انفجار و حجم گاز حاصل از این ترکیب نیز توسط کالریمتر و گازومتر اندازه گیری شد.

HMX از ترکیبات منفجره پرقدرتی است که امروزه در مقیاس صنعتی تولید می شود. یکی از مراحل حساس و مهم در تولید این ترکیب، کریستالیزاسیون می باشد. در این مقاله روش حلال ضد حلال برای تهیه HMX بسیار ریز مورد بازنگری قرار گرفته است. پارامترهای موثر از جمله مقدار و نوع حلال و ضدحلال، دور همزن و غلظت نمونه برای رسیدن به دانه بندی بسیار ریز (یک میکرون) بهینه شده است. سهولت تنظیم پارامترهای موثر بر دانه بندی، کوتاه بودن زمان فرایند، سرعت تولید بالا، سهولت هسته گذاری و تداوم شرایط فوق اشباعی پیوسته در حین رشد از مشخصات اصلی روش ارائه شده می باشد. در این روش با افزودن محلول HMX ضد حلال آب، حلالیت HMX کاهش یافته و در شرایط تلاطم بسیار بالا ذرات اکتوژن بسیار ریز بدست می آید.

پرکلرات پتاسیم (KClO4) از جمله مواد پر انرژی مهم به شمار می رود. در این تحقیق رفتار حرارتی این ماده با استفاده از روش آنالیز حرارتی DTA مورد بررسی قرار گرفت. مطابق با نتایج بدست آمده، این ماده در نرخ گرمایش 5оC/min در دمای 305оC/min دچار استحاله گشته، در دمای 588°C ذوب شده و در یک دمای بالاتر تجزیه می گردد. ملاحظه شد که با افزایش نرخ حرارت دهی، دماهای بحرانی افزایش می یابد. از طرف دیگر در نرخ گرمایش 15оC/min  با کاهش اندازه ذرات از حدود 300mm، دماهای بحرانی کاهش یافته و در اندازه ذرات معادل 50nm به حالت تعادلی نزدیک می گردد. همچنین انرژی فعال سازی تجزیه این ماده با استفاده از روش هم تبدیل نوع کسینجر تعیین شد. مقدار اندازه گیری شده معادل 215J/mol، قابل مقایسه با مقدار تعیین شده به روشهای دیگر می باشد.

به منظور اجتناب از تکرار آزمایشهای عملی، فرآیند شکل دهی انفجاری دو صفحه نامتجانس با تغییر شکل پلاستیکی مورد بررسی تحلیلی و عددی قرار گرفته است. سپس مدل تحلیلی ارائه شده با توجه به اصل بقای انرژی، رعایت شرایط تکیه گاهی و لحاظ نمودن مقادیر بحرانی ضربه و تغییر شکل تدوین شده است. ماکزیمم تغییر شکل ورق و احتمال گسیختگی با توجه به خواص مکانیکی صفحه ها پیش بینی می شود. به جهت دینامیکی بودن بار های وارده، از نرم افزارهای LS-DYNA و ANSYS کمک گرفته شده و نتایج حاصل، با مقدار تحلیلی مقایسه و تطابق نسبتا خوبی مشاهده شده است.