فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 48، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/12/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علیرضا زارعی*، کبری مردی صفحات 187-193

    در این مطالعه یک روش کارآمد و سریع بر پایه استخراج یاری شده با امواج آلتراسونیک (UAE) کوپل شده با کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا-آشکارساز فرابنفش-مریی (HPLC-UV-Vis)، به منظور جداسازی و تعیین برخی از اجزای سوخت دوپایه توسعه یافته است. شرایط بهینه با توجه به حداکثر درصد بازیابی برای آنالیت های هدف در 120 دقیقه، با توان 800 وات برای امواج آلتراسونیک، در دمای °C35 با استفاده از حلال دی کلرومتان به عنوان حلال استخراج کننده در دو مرحله برای 5/0 گرم از نمونه به دست آمد. تحت شرایط بهینه درصد بازیابی برای همه اجزای مورد بررسی نزدیک به 100% بود. نتایج این بررسی تحت شرایط بهینه و با نتایج به دست آمده با نتایج به دست آمده با استخراج به روش سوکسله به عنوان روش رایج در آماده سازی نمونه ی سوخت های دوپایه مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهند که روش توسعه یافته سریع تر و کارآمدتر از روش استخراج به روش سنتی سوکسله می باشد. از این رو روش توسعه یافته (UAE-HPLC-UV) می تواند به عنوان یک روش سریع و حساس برای تعیین اجزای سازنده سوخت های دوپایه مورداستفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: پیشرانه های جامد دوپایه، استخراج یاری شده با امواج التراسونیک، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
  • رضا فارغی علمداری*، سید امان الله موسوی ندوشن، نگار ذکری صفحات 195-205

    در این مقاله به بررسی تاثیر یک نمونه نرم کننده پرانرژی مایع یونی بر پایه ایمیدازولیوم (ILP) بر سینتیک تخریب نیتروسلولز که جز اصلی پیشرانه های های جامد دوپایه می باشد پرداخته می شود. جهت مقایسه و ارزیابی بهتر، نرم کننده دی اتیل فتالات که ساختاری شبیه به این ترکیب دارد نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی انرژتیک بودن نرم کننده مایع یونی، نرم کننده های ILP و DEP مورد آزمون آنتالپی احتراق قرار گرفتند که آنتالپی احتراق برای آنها به ترتیب برابر با cal/g 1±7269 و  cal/g 1±5468  بود. در ادامه از ترکیب نیتروسلولز خالص و هچنین نیتروسلولز آمیخته با 20 درصد وزنی از نرم کننده های مایع یونی پرانرژی و DEP در سرعت های حرارت دهی مختلف مورد آزمون وزن سنجی حرارتی قرار گرفتند. برای بررسی سازگاری نرم کننده های مورد استفاده در این پژوهش از آنالیزهای حرارتی (DSC) استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون های DSC برای مخلوط های 20 درصد از نرم کننده و نیتروسلولز نشان داد که NC با نرم کننده های DEP و ILP سازگاری خوبی داشته و نرم کننده ILP اثر نرم کنندگی بهتری را دارد چرا که دمای شیشه ای توسط این ترکیب کاهش بیشتری داشت. با استفاده از روش های سینتیکی کسینجر، استارینک و فلین- وال اوزاوا (OFW)، انرژی فعالسازی، ثابت سرعت واکنش، پارامترهای ترمودینامیکی و سایر پارامترهای حرارتی نمونه های نیتروسلولز خالص با محتوای نیتروژن 12 %  و  نمونه های آمیزه نیتروسلولز با 20 درصد وزنی از DEP و ILP نیز محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج محاسبه شده به روش های مختلف تطابق خوبی با یکدیگر داشتند. نتایج حاصل از محاسبات نشان داد که نرم کننده ILP تغییر زیادی در کاهش دمای بحرانی انفجار حرارتی ایجاد نکرده است. انرژی فعال سازی آغاز تخریب (5/0α=) با استفاده از روش اوزاوا فلین- وال برای نیتروسلولز خالص  kJ/mol 62/145، برای آمیزه NC-DEP برابر با kJ/mol 09/139و برای آمیزه NC-ILP برابر با  kJ/mol 36/119 بود.

    کلیدواژگان: نرم کننده DEP، نرم کننده پرانرژی مایع یونی، نیتروسلولز، سینتیک تخریب، دمای انفجار بحرانی
  • محمد نادری، عباس کبریت چی*، علی اکبر جمالی، محمدرضا وجدی صفحات 207-214

    سامانه های با پیشرانه جامد به دو دسته سامانه های با پیشرانه متصل به بدنه و پیشرانه ی کارتریجی تقسیم می شوند. در سامانه های با پیشرانه متصل به بدنه، لاینر یک چسب پلیمری است که وظیفه اتصال میان پیشرانه و بدنه را به عهده دارد، بنابراین می بایست دارای استحکام مکانیکی و چسبندگی کافی باشد. نوع و مقدار هر یک از اجزاء این ترکیب پلیمری نقش مهمی در استحکام آن دارد. در این پژوهش اثر مقدار گستراننده ی زنجیر در بازه ی 6-4 درصد و نیز پرکننده ها در بازه ی 17-9 درصد، بر استحکام کششی لاینر بر پایه HTPB و نیز چسبندگی لاینر به پیشرانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش مقدار گستراننده ی زنجیر، استحکام چسبندگی لاینر به پیشرانه و نیز استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست لاینر افزایش می یابد. همچنین مشخص گردید افزایش مقدار پرکننده تا 15درصد، سبب بهبود استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست می شود در حالی که افزایش مقدار پرکننده با کاهش قابلیت نفوذ پذیری لاینر به سطح پیشرانه، چسبندگی لاینر به پیشرانه را کاهش می دهد

    کلیدواژگان: استحکام کششی، استحکام چسبندگی، گستراننده ی زنجیر، پیوندهای یورتانی، پرکننده
  • محسن روح بخش، سعید توانگر روستا*، محمدرضا صابر صفحات 215-221

    در مرحله تحقیق و توسعه یک پیشرانه تفنگی به جای تست شلیک می توان از تست سریعتر، ارزان تر و ایمن تر محفظه بسته استفاده نمود. در کار تحقیقاتی حاضر یک برنامه کامپیوتری تحت عنوان BRCBADR به منظور استخراج ضرایب نرخ سوزش پیشرانه بر اساس داده های تست محفظه بسته توسعه داده شده است. تعیین دقیق مشخصه های ترموشیمیایی پیشرانه، دقت محاسبات بالستیک داخلی سلاح را فراهم می کند. بسته محاسباتی توسعه یافته مبتنی بر مدلسازی صفربعدی احتراق پیشرانه در یک محفظه بسته است که با تطبیق منحنی تیوری فشار-زمان با مقادیر اندازه گیری شده از تست محفظه بسته، ضرایب نرخ سوزش را تعیین می کند. برای این منظور از یک الگوریتم جستجوگر به روش شوتینگ استفاده شده است. همچنین نرم افزار حاضر قادر است مقادیر تجربی دو پارامتر نیروی ویژه و حجم مشترک را بر اساس معادله حالت نوبل-آبل تعیین کند. نتایج به دست آمده برای ضرایب نرخ سوزش تطابق بسیار خوبی با نتایج سایر کدهای معتبر دارد. استفاده از ضرایب نرخ سوزش به دست آمده از تحلیل حاضر در تحلیل بالستیک داخلی توپ 122 میلیمتری به پیش بینی دقیق سرعت دهانه با خطای کمتر از یک درصد انجامیده است. این تحقیق نشان داد با صرف نظر از اثر رشته ای شدن گرین استوانه ای هفت سوراخه طی سوزش، یک ایمپالس اضافی غیرواقعی به پرتابه اعمال می شود.

    کلیدواژگان: بالستیک داخلی، تست محفظه بسته، تحلیل صفربعدی، نرخ سوزش، اثر رشته ای شدن
  • احمد حسینی*، علی فروغی، محمدحسن نجفی صفحات 223-232

    در تحلیل و طراحی متعارف تیر های بتن مسلح تحت بار انفجار لازم است یک روند طولانی طی شود. این روش علاوه بر زمانبر بودن، میزان تاثیر پارامتر های هندسی تیر و بارگذاری را مشخص نمی کند. برای غلبه بر این مشکل، در این تحقیق به کمک روش  ریاضی سطح پاسخ (RSM) تاثیر هر یک از این پارامترها و ارایه یک رابطه ی مستقیم برای محاسبه خیز تیر مورد بررسی قرار می گیرد. تعداد زیادی تیر بتن مسلح  تحت انفجارهای مختلف در نرم افزار اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفتند. مدل پیشنهادی اجزای محدود، با یک آزمایش معتبر مورد صحت سنجی قرار گرفت. خیزهای به دست آمده از تیر های بتن مسلح به عنوان ورودی در نرم افزار Design expert در چهار مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. در هر یک از این مدل ها یک رابطه به عنوان رابطه ی خیز تیر به دست آمد،با ارزیابی هر یک از این روابط، نتایج نشان داد مدل درجه سوم RSMبالاترین دقت را برای خیز تیر ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: روش سطح پاسخ، تیر بتن مسلح، بار انفجاری، تحلیل دینامیکی، اجزا محدود، خیز
  • پویا حسنوند*، عبدالرضا سروقد مقدم صفحات 233-246

    امروزه با افزایش حملات تروریستی در نزدیکی اماکن شهری، طراحی ساختمان ها در مقابل بارهای ناشی از انفجار به ویژه در برخی ساختمان های حساس و شریان های حیاتی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. هنگامی که یک انفجار رخ می دهد، انتشار امواج در فضا می تواند منجر به بروز خسارات شدید در سازه و به خطر افتادن جان افراد شود. با توجه به اینکه سازه های فولادی موجود به طورمعمول بر اساس بارهای ثقلی و لرزه ای متعارف مورد طراحی قرار گرفته اند، نیاز است عملکرد این سازه ها تحت بارهای ناشی از انفجار مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله مطالعات عددی بر روی مدل های سازه ای 2 بعدی با تعداد طبقات 5 و 10 دارای سیستم قاب ساده فولادی با مهاربند هم محور (CBF) در برابر بارگذاری انفجاری صورت گرفته است. مدل های موردبررسی بر اساس دستورالعمل UFC 3-340-02، برای انفجار 1000 کیلوگرم TNT در فاصله 20 متری از سازه، در نرم افزار SAP 2000 مورد طراحی و تحلیل دینامیکی غیرخطی قرارگرفته اند. هر یک از مدل های سازه ای در این تحقیق به روش طراحی بر اساس عملکرد به ازای سه سطح عملکرد بالا، پایین و بسیار پایین تحلیل و طراحی می شود. درنهایت طرح های حاصل از روش عملکردی در سطوح مختلف به لحاظ اقتصادی و ایمنی مقایسه می گردد.

    کلیدواژگان: سازه فولادی، مهاربند هم محور، روش عملکردی، پدافند غیرعامل، انفجار
|
  • A. R. Zarei*, K. Mardi Pages 187-193

    In this study, an efficient and green technique based on ultrasound-assisted extraction was developed for separation and determination of some components of double base solid propellant (DB propellant) by high performance liquid chromatography with UV detection (HPLC-UV-Vis). The optimum extraction conditions with respect to maximum recovery for target analytes were achieved at 120 min, with the power of 800 W for ultrasonic waves and dichloromethane as an extraction solvent for 0.5 gr of DB propellant sample and the recoveries for all component was near to 100%. The results of this investigation under optimum conditions were compared with the result obtained by the Soxhlet extraction method as a routine sample preparation method for DB propellant samples. The results show that the developed method is much faster and sufficient than the traditional Soxhlet extraction method. So, the developed UAE-HPLC-UV method can be used as a rapid and sensitive method for the determination of DB propellants’ constituents.

    Keywords: Double Base Propellant, Ultra Sound Assisted Extraction, High Performance Liquid Chromatography (HPLC-UV)
  • R. Fareghi Alamdari*, S. A. Mousavi Nodoushan, N. Zekri Pages 195-205

    In this paper, the effect of an energetic imidazolium ionic liquid plasticizer (ILP) on the degradation kinetics of nitrocellulose, which is a important component of double based solid propellants, is investigated. For better comparison, diethyl phthalate (DEP) plasticizer, which has a structure similar to ILP, was also evaluated. Heat of combustion analysis was performed to evaluate the energetic ILP plasticizer. Enthalpy of combustion for synthesized ILP and DEP plasticizers were respectively 7269±1% and 5468±1% cal/g. Then thermal analysis was performed for NC and NC/Plasticizer blends with 20% by weight of ILP and DEP plasticizers at different heating rates. In this study, DSC analysis was used to evaluate the compatibility of plasticizers with NC. The results of DSC analysis for NC/plasticizer blends showed that NC is well compatible with DEP and ILP plasticizers. The ILP plasticizer was more compatible with NC because its glass temperature was lower. Calculated activation energy, reaction rate constant, thermodynamic parameters and other thermal parameters of NC with 12% nitrogen content and NC/plasticier blended by Kissinger, Starink and Ozawa Flynn-Wall (OFW) kinetic methods. The calculated results were in good agreement with each other in different methods. The results of the calculations showed that the ILP plasticizer did not cause much change in reducing the Critical temperature for the thermal explosion. Degradation activation energy (α = 0.5) using the Ozawa Flynn-Wall method for pure NC, NC-DEP and NC-ILP blends ILP were respectively 145.62, 139.09 and 119.36 kJ/mol

    Keywords: Nitrocellulose, DEP plasticizer, Energetic Ionic Liquid Plasticizer, Degradation Kinetics, Activation Energy, Critical Temperature for the Thermal Explosion
  • M. Naderi, A. Kebritchi*, A. A. Jamali, M. Vajdi Pages 207-214

    Solid propellant systems are basically two types: case bonded and cartridge. Liner, as a polymeric glue, is responsible for bonding propellant to casing in case bonded ones, therefore, it must have sufficient mechanical and adhesive strength. The type and amount of each component of polymeric composition plays an important role in liner strength. In this research, effect of chain extender content (4-6 percent) and fillers (9-17 percent) on tensile strength of liner based on HTPB and bonding strength of liner-propellant was investigated. The result showed that with increase in amount of chain extender, bonding strength between liner and propellant, tensile strength and elongation at break liner was increased. In addition, it was found that increase in fillers content up to 15 percent improve tensile strength and elongation at break, whiles increase in fillers, decrease bonding strength through decrease in permeability of liner into propellant surface.

    Keywords: Tensile Strength, Bonding Strength, Curing Agent Ratio, Urethane Linkage, Processability
  • M. Roohbakhsh, S. Tavangar*, M. R. Saber Pages 215-221

    When dealing with research and development of the gun propellants, a less expensive, quicker and safer process of the closed vessel evaluation adopted can be used rather than the gun firing test. In the current research work, a computer program (BRCBADR) has been developed for in order to obtain the burning rate reduction coefficients from the closed vessel test data. Correct The correct determination of the thermo-chemical properties of the propellants provides accurate results of interior ballistics analysis. The BRCBADR code has been developed based on a zero dimensional model for evaluating pressure history of burning propellants in a the closed chamber. A new curve fitting method based on the shooting Shooting algorithm is used to calculate burning rate coefficients. In this program, the experimental values of impetus and co-volume have determined from the Noble-Able equation of state. The results of present code are in well agreed agreement with the results of other validated codes. Using of burning rate calculation method has resulted in accurate muzzle velocity prediction (less than one percent error) from 122 mm gun firing. The results of This this research showed that,exhibited the regardless of slivering effects during the burning of seven perforated cylindrical grains, while resulted tothe additional unreal impulse is applied to the projectile.

    Keywords: Internal Ballistic, Closed Vessel Test, Zero-Dimensional Code, Burning Rate, Slivering Effect
  • S. A. Hosseini*, A. Foroughi, M. H. Najafi Alamoti Pages 223-232

    Conventional analysis and design of reinforced concrete beams under blast load requires a long process. In addition to being time consuming, this method does not determine the extent of the influence of the geometric parameters of the beam and the load. To overcome this problem, in this research, the effect of each parameter is investigated using the mathematics response surface method (RSM) and a direct relation is provided to calculate the beam deflection. A large number of reinforced concrete beams under different explosions were examined in finite element software. The proposed finite element model was validated by a reliable experiment. The rises obtained from reinforced concrete beams were evaluated as input in Design expert software in four models. In each of these models, a relationship was obtained as the beam deflection relationship. By evaluating each of these relationships, the results showed that the cubic RSM model provides the highest accuracy for the beam deflection.

    Keywords: RSM, Reinforced Concrete Beam, Deflection, Blast Load, Dynamic Analysis, Finite Element
  • P. Hassanvand*, A. Sarvghad Moghadam Pages 233-246

    Nowadays, with the increase of the terrorist attacks around the urban places, the building design under the blast loadings is of primary considerations, especially for some important buildings and vital arteries. When an explosion occurs, the blast waves can cause severe damage to the structure and endanger the lives of people. Since the existing steel structures are usually designed for the typical gravity and seismic loads, it is necessary to investigate their performances under blast loadings. In this study, analytical studies have been done for 2D structural models of simple steel frame system with concentrically bracing (CBF) with different number of stories 5 and 10 under blast loading. The nonlinear dynamic method is applied for analyzing and designed the studied models in SAP 2000 software according to UFC 3-340-02 instructions for blasting 1000 kg of TNT at a distance of 20 meters from the structure. Each of the structural models in this study is analyzed and designed by performance-based design method for three levels of high, low, and very low performance. Finally, the designs results from the performance method at different levels are compared in terms of economics and safety.

    Keywords: Steel Structure, Coaxial Bracing, Performance Method, Passive Defense, Explosion