مواد پرانرژی
سال:1397 | دوره:13 | شماره:2 (پیاپی 38) |تعداد مقالات:7

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.