|
سمينار دوره كارشناسي ارشد در رشته شيمي پيشرانه
پیشرانه های فلزی
فهرست مطالب
سمينار دوره كارشناسي ارشد در رشته شيمي پيشرانه 1
پيشرانه هاي فلزي 1
آذر 88 1
فصل اول: 3
مقدمه 3
پيشرانهها 4
1- پيشرانه هاي تفنگي 4
1-1- كارآيي 4
1-2- اجزاء 5
1-2-1- پيشرانه هاي تك پايه 5
1-2-2- پيشرانه هاي دو پايه 6
1-2-3- پيشرانه هاي سه پايه 6
1-2-4- پيشرانه هاي پر انرژي 6
1-2-5- پيشرانه هاي مايع 7
1-2-6- پيشرانه هاي كامپوزيت 7
1-2-7- مواد افزودني پيشرانه 7
جدول 1- مثال هايي از مواد افزودني استفاده شده در پيشرانه هاي تفنگي 8
2- پيشرانه هاي موشكي 8
2-1- كارآيي 8
2-2- اجزاء 9
2-2-1- پيشرانه هاي دو پايه 9
2-2-2- پيشرانه هاي كامپوزيت 9
جدول2- كارآيي برخي پيشرانه موشكي جامد 10
2-2-3- پيشرانه هاي مايع 10
جدول 3- كارآيي برخي پيشرانه موشكي مايع 11
جدول 4- كارآيي برخي دو پيشرانه هاي موشكي مايع 11
2-2-4- پيشرانه هاي توليد كننده گاز 11
پيروتكنيك ها 12
1- پيروتكنيك هاي گرما زا 12
2- چاشني ها و آتش زنه هاي اول 13
جدول5- مثال هايي از تركيبات پيروتكنيك مورد استفاده به عنوان چاشني ها 13
3- وسايل توليد كننده گرما 13
4- تركيبات تأخيري 14
جدول 6- مثال هايي از تركيبات پيروتكنيك مورد استفاده به عنوان تركيبات تأخيري 14
5- تركيبات دودزا 15
جدول 7- مثال هايي از تركيبات پيروتكنيك مورد استفاده به عنوان دودزا 15
6- تركيبات نورزا 16
6-1- نور رنگي 16
6-2- نور سفيد 16
جدول 8- مثال هايي از تركيبات پيروتكنيك كه نور سفيد و رنگي نشر مي كنند 17
7- پيروتكنيك هاي پارازيتي 17
7-1- صدا 17
7-2- سوت 17
فصل دوم: 19
مشخصات پیشرانه هاي فلزي 19
1- مقدمه 20
2- فلزات به عنوان سوخت پیشرانه 20
جدول 9-اثر افزايش آلومينيوم بر حرارت انفجار و حجم محصولات گازي براي TNT /AL 21
جدول 10- مقایسه مزایا و معایب فلزات مختلف 24
3- اکسید کننده ها 24
4- بایندرها 25
فصل سوم: 26
فرآيند هاي ساخت پیشرانه هاي فلزي 26
1- مقدمه 27
2- عملیات مخلوط‌سازی 27
شکل1- عملیات پیش مخلوط سازی 28
2-1- آماده‌سازی بایندر (پیش آمیختن) 28
شکل2- گشتاور چرخشی در حین مخلوط سازی 29
2-2- فرآیندهای مخلوط‌سازی پیوسته 30
3- ریخته‌گری گرین‌ها 30
3-1- مراحل عملیات 30
3-2- خواص رئولوژیکی و فرآیندهای ریخته‌گری 31
شکل 3- نمودارrheogram به عنوان تابعی از زمان بعد از افزودن عامل کراس لینک 32
3-3- فرآیندهای اصلی ریخته‌گری گرین‌ها 32
3-3-1- مرحله ریخته‌گری در خلاء با کمک نیروی جاذبه 32
شکل 4- قدیمی‌ترین دستگاه ریخته‌گری در خلاء 33
3-3-2- فرآیندهای ریخته‌گری دای 34
1- فشار ایجاد شده با کمک گاز( شکل5) 34
شکل5- ریخته‌گری تزریقی 35
2- فشار ایجاد شده از طریق مکانیکی با استفاده از پیستون هیدرولیکی 35
شکل 6- قالب گیری از پیشرانه در محفظه تحت فشار 36
3- فشار وارد شده به طور مکانیکی با استفاده از پیچ ارشمیدسی 36
شکل7- انتقال مستقیم به درون مخلوط کن 36
4- دمای پخت و عملیات تکمیلی 37
4-1- پخت تحت فشار 37
4-2- قالب‌گیری انتگرالی 37
شکل8 -قالب‌گیری انتگرالی 38
فصل چهارم: 39
خواص و كارآيي پیشرانه هاي فلزي 39
1- مقدمه 40
شکل 9- رم جت ]4[ 40
جدول 11- ترکیب پیشرانه ]29[. 41
جدول 12- خصوصیات پیشرانه با 37.5 درصد Mg –AL ]29[. 42
جدول 13 – خصوصیات پیشرانه با منیزیم ]29[. 42
2- خواص پیشرانه‌های فلزی 42
2-1- احتراق فلزی 43
جدول14- مشخصات فیزیکی و ترموشیمیایی سوخت های فلزی ]1و4و5و14[. 45
شکل10 انرژی های احتراقی برخی از عناصر را هنگامی که به اکسیژن یا فلوئور افزوده می شوند نشان می دهد ]15-14[. 45
شکل10- انرژی احتراقی عناصر ]15-14[ 45
Be> B > B4C >Li> Al > Mg > Ti > Zr> Zn>Fe 45
Mg>Fe> Zn >Li B > B4C > Be > Ti > Al > Zr > 45
جدول15-.فرمولاسیون های سوخت های غنی شده مطالعه شده توسط پژوهشگران مختلف ]4[ 46
2-1-1- فرمولاسیون ها یمبتنی بر AL یا Mg-AL 46
شکل 11- منطقه احتراق یک قطره کوچک آلومینیوم مشتعل در یک جریان انتقال حرارت ملایم ]4[. 47
شکل 12- نمایی از پدیده ی کلوخه ای شدن ذرات آلومینیوم ]36[. 49
2-1-2- فرمولاسیون ها ی مبتنی بر آلیاژ B-AL 50
2-1-3- فرمولاسیون ها ی مبتنی بر Mg 51
2-1-4- فرمولاسیون های مبتنی بر B 52
شکل13- فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی در احتراق سوخت جامد (BAMO/NMMO) /بور در هوا]4[. 53
2-1- 5- فرمولاسیون های مبتنی بر Be 55
2-1-6- فرمولاسیون های مبتنی بر Zr 56
2-2- ایمپالس ویژه (کارآیی انرژی تئوری) 56
شکل 14- کارآیی تئوری پیشرانه‌های غنی از سوختMPa) 57/. P=و0 Z=و 2 (M= ]5[ 58
شکل 15- کارآیی تئوری پیشرانه‌های غنی از سوختMPa) 57/. P=و0 Z=و 2 (M= ]5[. 58
B > Al > Mg > Zr 58
B > Al > Zr > Mg 58
2-3- علامت 58
3- پیشرانه حاوی بور 58
3-1- بازده احتراق 59
3-2- کارآیی تئوری 59
شکل 16- کارآیی‌های تئوری پیشرانه حاوی بورMPa) 57/. P=و0 Z=و 2 (M= ]5[. 60
شکل 17- دمای احتراق تئوری پیشرانه حاوی بور در هوا ]5[. 60
3-3- خصوصیات مکانیکی 60
.جدول16- خصوصیات مکانیکی 60
3-4- خصوصیات ایمنی 60
جدول 17- خصوصیات ایمنی پیشرانه حاوی بور]5[. 61
3-5- فرآیندپذیری 61
3-6- خصوصیات بالستیکی 61
جدول 18- خصوصیات بالستیکی پیشرانه حاوی بور 61
شکل 18- خصوصیات بالستیکی پیشرانه حاوی بور (گرین انتها سوز با قطر 90-117 میلی متر) ]5[. 62
شکل 19- آزمون استاتیکی پیشرانه حاوی بور -گرین انتها سوز(177 میلی متر قطر و 300 میلی متر طول) 62
3-7- علامت 62
4- بوسترهایی برای رم‌جت راکت های انتگرالی 62
5- نتیجه گیری 63
منابع و مراجع 64
پيشرانه ها
پيشرانه ، ماده منفجره¬اي است كه احتراق سريع و قابل پيش بيني (بدون انفجار) را طي نموده و حجم زيادي از گازهاي داغ، توليد مي¬كند. از اين گازها مي¬توان براي پيش راندن يك فشنگ (يعني يك گلوله)، يا يك موشك يا در ژنراتورهاي گازي براي به حركت در آوردن توربين(براي مثال در اژدر ها )، استفاده نمود.
براي توليد سريع گاز، يك پيشرانه بايد همانند يك ماده منفجره قوي، اكسيژن خود را همراه با مقادير مناسبي از عناصر سوخت يعني كربن، هيدروژن و غيره حمل كند. يك پيشرانه همگن (تك پيشرانه براي پيشرانه¬هاي مايع) پيشرانه¬اي است كه سوخت و اكسيدكننده همراه با هم در يك مولكول باشند(مانند نيتروگليسرين)، در حالي كه يك پيشرانه ناهمگن (دو پيشرانه براي پيشرانه¬هاي مايع)پيشرانه¬اي است كه سوخت و اكسيدكننده در تركيبات جداگانه¬اي هستند. پيشرانه¬هاي تفنگي از ديرباز به عنوان همگن شناخته شده¬اند در حالي كه پيشرانه¬هاي موشكي، ناهمگن هستند.
1- پيشرانه¬هاي تفنگي
1-1- كارآيي
پيشرانه¬هاي تفنگي، براي توليد مقادير زيادي از گاز كه توانايي پرتاب فشنگ با انرژي جنبشي زياد را دارا باشد، طراحي شده¬اند.سرعت فشنگ به سرعت گاز توليد شده بستگي دارد كه اين به نوبه خود، همان¬گونه كه در معادله 1 نشان داده شده است به مقدار انرژي شيميايي آزاد شده و راندمان تفنگ (η) بستگي دارد.
1-2- اجزاء
اجزاي پيشرانه هاي تفنگي به طور سنتي از موادي بر پايه نيترو سلولز هستند. اين مواد الياف مانند، داراي خواص مكانيكي خوبي مي باشند و به منظور دست يابي به يك سطح سوزش ثابت بدون انفجار، مي توان آنها را به شكل دانه اي يا ميله اي (كه تحت عنوان گرين ها شناخته مي شوند) ، ساخت.اندازه گرين هاي پيشرانه به اندازه تفنگ بستگي دارد. تفنگ هاي بزرگ تر نيازمند گرين هاي بزرگ تري هستند كه زمان بيشتري را براي سوختن صرف مي كنند. همچنين شكل گرين هاي پيشرانه نيز بسيار مهم است. گرين هاي با مساحت زياد نسبت به گرين هاي با مساحت كم، با سرعت بيشتري مي سوزند.
جدا از اندازه و شكل گرين هاي پيشرانه،تركيب آن ها نيز نقش مهمي را ايفا مي كند. سه نوع اصلي پيشرانه هاي جامد عبارتند از:تك پايه ، دو پايه ،و سه پايه .ساير انواع پيشرانه هاي تفنگي ،پيشرانه هاي تفنگي پر انرژي ، مايع و كامپوزيت هستند كه كمتر عموميت دارند.
1-2-1- پيشرانه هاي تك پايه
پيشرانه هاي تك پايه در تمام انواع تفنگ ها ،از كلت گرفته تا اسلحه هاي توپ خانه اي،استفاده مي شوند.اجزاي اين پيشرانه، حاوي 90٪ يا بيشتر نيترو سلولز است كه نيتروژن موجود در آن 13.2- 12.5٪ مي باشد. نيترو سلولز با افزودن يك نرم كننده مانند كارباميت يا دي بوتيل فتالات به صورت ژله اي در مي آيد، و سپس اكسترود و خرد مي شود تا به شكل ذره هاي مورد نظر در آيد. محتواي انرژي (مقدارQ ) پيشرانه هاي تفنگي تك پايه بين J/g3700-3100 مي باشد.
1-2-2- پيشرانه هاي دو پايه
براي اينكه مقدارQ پيشرانه هاي تك پايه بالا رود و فشار گاز درون لوله ي تفنگ افزايش يابد،نيترو سلولز را با نيترو گليسرين مخلوط مي كنند تا پيشرانه دو پايه تشكيل شود. پيشرانه هاي دو پايه داراي مقدارQ در حدود J/g 4500 هستند و در كلت و خمپاره اندازها استفاده مي شوند.عيب پيشرانه هاي دو پايه ،سايش بي اندازه لوله ي تفنگ است كه توسط دماهاي خيلي بالاي شعله و حضور برق دهانه ي تفنگ به وجود مي آيد.برق دهانه، نتيجه اي از انفجار سوخت هوا در محصولات احتراق(يعني گازهاي هيدروژن و كربن مونوكسيد)مي باشد.
|
