فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 42، تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/05/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • احمد ملایی*، علی محمدی، یحیی ابراهیم آبادی صفحات 62-72

    ماده منفجره پلاستیکی PBXN-103 به عنوان یک خرج زیرآبی بر پایه ی سامانه بایندر پرانرژی است که در سرجنگی تعدادی از سلاح های دریایی مورد استفاده قرار گرفته است. در فرمولاسیون PBXN-103 از متریول تری نیترات (MTN)، تری اتیلن گلیکول دی نیترات (TEGDN) و نیتروسلولز به عنوان اجزای اصلی بایندر استفاده می شود. در این تحقیق اثرات بکارگیری بایندر در دسترس پلی گلیسیدیل نیترات (PGN) بر خواص فیزیکی، مکانیکی، حرارتی و حساسیتی PBXN-103 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با جایگزینی بایندر، خواص مکانیکی از جمله استحکام کششی و کرنش به طور قابل توجهی ارتقا یافته و مقادیر آن به ترتیب تا psi 85 و 70% افزایش می یابد. بر اساس گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)، پایداری حرارتی نیز در مقایسه با PBXN-103 به میزان °C 20 افزایش یافته و به °C 190 می رسد. دمای انتقال شیشه ای محصول و پایداری تحت خلا آن به ترتیب °C 54- و ml/g/48h 06/4 می باشد. حساسیت به ضربه N.m 7 و مقدار حساسیت به اصطکاک فرمولاسیون kg.F 2/7 است. این فرمولاسیون با انفجار چاشنی الکتریکی تجاری نمره 8 منفجر نشده و تنها دچار اشتعال می شود.

    کلیدواژگان: ماده منفجره زیر آبی، PBXN-103، سامانه بایندر پرانرژی، پلی (گلیسیدیل نیترات)
  • حسین مهدوی، علی اکبر طرلانی، مهدی گل ریز* صفحات 73-81

    در این کار ارتباط تغییر فرمولاسیون، در اثر تغییر اجزاء تشکیل دهنده ی پیشرانه های دوپایه و دوپایه بهبود یافته، بر رفتار آسودگی آنها به کمک مطالعه رفتار دینامیکی-مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. آزمون DMTA به منظور بررسی رفتار دینامیکی-مکانیکی و تعیین نوع آسودگی های مختلف و دمای انتقالات سه گانه در فرمولاسیون های پیشرانه های دو پایه و دوپایه بهبود یافته (CMDB)  استفاده شد. نتایج نشان داد که در پیشرانه های دو پایه و دو پایه بهبود یافته دماهای آسودگی aT و βT دیده می شود، ولی دمای آسودگی γT دیده نمی شود. با افزایش ترکیب درصد مواد پر انرژی نیترآمینی (RDX) در پیشرانه دو پایه بهبود یافته، دماهای آسودگی به سمت مقادیر بالاتر انتقال می یابند. با کاهش درصد نیترو گلیسیرین نیز، رفتاری مشابه مشاهده می گردد. نتایج نشان داد نمونه های حاوی RDX از مدول فشاری بیشتری برخوردار بوده و ازدیاد طول تا نقطه شکست در آن ها با افزایش مقادیر RDX کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: پیشرانه دوپایه بهبود یافته، آنالیز دینامیک-مکانیکی، رفتار آسودگی، مدول فشاری
  • سمیه ملایی*، میلاد خضری صفحات 83-93

    سازه های بتن مسلح کاربرد گسترده ای در ساخت بناها و زیرساخت های شهری و غیرشهری دارند و این زیرساخت ها همواره در معرض وقوع انفجارهای ناشی از حوادث عمدی یا سهوی هستند. در میان اعضای سازه ای، ستون ها المان های باربر کلیدی محسوب می شوند. در این مقاله، رفتار ستون های بتن مسلح با مقطع دایره ای و مربعی، که با جاکت های فولادی مقاوم سازی شده اند تحت بارگذاری انفجار بررسی و با یکدیگر مقایسه می شود. بر همین اساس، شش نمونه ستون دایره ای و شش نمونه ستون مربعی، که از نظر مشخصات مقطع و فولادگذاری معادل هستند، با استفاده از پکیج نرم افزاری ABAQUS مدل سازی شده است. اثر تغییرمیزان مقاومت بتن، آرماتورهای طولی و نیز مشخصات هندسی جاکت فولادی در مدل های اجزای محدود ستون های دایره ای ومربعی مطالعه شده است. همچنین، زیربرنامه ای در MATLAB نوشته شده تا با تغییر مقاومت بتن و درصد فولاد میزان تغییر در ظرفیت محوری و جانبی ستون را ارزیابی کند.  براساس مهم ترین نتایج حاصل،  ستون های دایره ای عملکرد بهتری در انفجار دارند. وجود جاکت فولادی علاوه بر افزایش ظرفیت انفجاری ستون، اثر سایر راه کارهای بهبوددهنده نظیر استفاده از بتن مقاوم تر و درصد فولاد بیشتر را تقویت می کند. این اثربخشی در ستون های دایره ای بالاتر از ستون های مربعی مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: ستون بتن مسلح، انفجار، مقطع دایره ای، مقطع مربعی، جاکت فولادی، ABAQUS
  • حمیدرضا قاینی*، سید غلامرضا کوزه گری، محمد منسوبی فرد صفحات 95-103

    فسفر قرمز یکی از مهمترین آلوتروپ های عنصر فسفر می باشد، که کاربردهای نظامی و غیر نظامی فراوانی در مواد پیروتکنیک دارد. در طول نگهداری فسفر قرمز، همواره گازهای سمی فسفین آزاد و انواع اسیدهای خانواده فسفر تولید می شوند. یکی از روش های متداول ارزیابی پایداری شیمیایی مهمات حاوی فسفر قرمز، اندازه گیری میزان فسفین آزاد شده می باشد. در این پژوهش ابتدا چهار نمونه از فسفر قرمز پوشش شده با اتیل سلولز، نیتروسلولز و ترکیب مضاعف آنها با HTPB تهیه شد. سپس تمامی نمونه ها پس از اندازه گیری میزان جذب رطوبت بعنوان عامل تاثیر گذار در کاهش پایداری، توسط روش ابداعی و تحت تاثیر حرارت و رطوبت، مورد عملیات کهولت تسریع یافته قرار گرفت و گازهای تولیدی شامل فسفین و اسیدهای خانواده فسفر پس از جذب در محلول کلرید جیوه بر اساس میلی لیتر سود مصرفی در تیتراسیون مورد سنجش پایداری قرار گرفتند. نمونه پوشش شده با پوشش مضاعف اتیل سلولزو HTPB، بهترین نتایج جذب رطوبت و آزاد سازی فسفین را در مقایسه با دیگر نمونه ها و فسفر قرمز شاهد نشان داد. سپس روند کهولت این نمونه در مدت زمان یک ماه براساس این روش تعیین کهولت مورد ارزیابی و مقایسه با نمونه شاهد فسفر قرمز قرار گرفت. در ادامه دو فرمولاسیون پیروتکنیک شامل فسفر قرمز شاهد و فسفر قرمز پوشش شده مورد ارزیابی کنترل کیفی آزادسازی فسفین و آنالیز حرارتی (به منظور محاسبه ی پارامترهای سینتیکی  بر اساس معادلات کسینگر و استارینک) قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: فسفر قرمز، پایداری شیمیایی، تیتراسیون اسید- باز، پارامترهای سینتیکی
  • محمود گرجی*، علی اکبر هلشمی صفحات 105-110

    به دلیل انبارداری طولانی مدت سوخت، شناسایی پارامترهای موثر بر تخریب سوخت و پیش بینی زمان ماندگاری آن حایز اهمیت است. با توجه به لزوم استفاده از یک روش پیرسازی شتابدار قابل اطمینان و موثر برای پیش بینی زمان ماندگاری سوخت، ارایه روش کارآمد برای این منظور ضروری است. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه محدود به روش کلاسیک آرنیوس، و اندک تحقیقات  باقیمانده دیگر نیز بر اساس روش برتلو انجام شده اند.  ایراد اصلی این دو روش، کاربرد انحصاری آن ها برای شرایط پیرسازی هم دما است. در این تحقیق، روش جدید اندیس شدت واکنش برای پیش بینی زمان ماندگاری سوخت های مایع پیشنهاد می شود. سپس زمان ماندگاری سوخت سامین در شرایط هم دما توسط این روش پیش بینی و با نتایج روش آرنیوس مقایسه می شود. زمان ماندگاری پیش بینی شده توسط این روش در دماهای 20 ،30، و °C40 به ترتیب معادل 64/5، 37/2، و 05/1 سال است. این نتایج تطابق خوبی با زمان ماندگاری پیش بینی شده توسط روش کلاسیک آرنیوس که به ترتیب معادل 69/5، 39/2، و 06/1 سال است، نشان می دهد. بنابراین قابلیت اطمینان این روش، پیش بینی زمان ماندگاری سوخت برای شرایط انبارداری در دمای محیط را ممکن می سازد.

    کلیدواژگان: اندیس شدت واکنش، روش آرنیوس، زمان ماندگاری، آزمون های پیرسازی شتابدار
  • هادی محمدتقی نژاد، عباس کبریت چی*، سید محمدرضا نیازی، جهانبخش ممبینی صفحات 111-118

    هدف این پژوهش بررسی اثر عوامل پخت [s1] دوگانه و سه گانه بر عمرکاربری سیستم بایندر برپایه HTPB با استفاده از عوامل پخت با واکنش پذیری کمتر، مانند IPDI و HDI همراه باTDI می باشد. در ابتدا سرعت واکنش پلیمریزاسیون در حضور هر یک از عوامل پخت TDI، IPDI و HDI به تنهایی با استفاده از روش ریولوژیکی در دمای °C 60 بررسی شد که رفتار دو مرحله ای سینتیک پخت (برای TDI و IPDI) مشاهده شد. اندازه گیری عمر کاربری بایندرها با سیستم پخت دوگانه TDI:IPDI و TDI:HDI با نسبت 3:1، به ترتیب عمرهای کاربری 285 دقیقه (حدود 12% افزایش نسبت به سیستم TDI یگانه) و 195 دقیقه (حدود 24% کاهش نسبت به سیستم TDI یگانه) را نشان داد. نکته مهم کاهش خلاف انتظار عمر کاربری بایندر با سیستم پخت دوگانه TDI-HDI می باشد که شاید بتوان بر این مبنا به HDI نقش کاتالیزوری نسبت داد. در ادامه به بایندر با سیستم پخت دوگانه TDI-IPDI (با عمر کاربری 285 دقیقه) عامل پخت سوم HDI اضافه شد. عمر کاربری بایندر با سیستم پخت سه گانه TDI-IPDI-HDI با 15 دقیقه کاهش به 270 دقیقه رسید که می تواند تایید مجددی بر نقش کاتالیزوری HDI در پلیمریزاسیون باشد.  [s1] عوامل پخت- [s1] مطابق با نظر داور محترم اصلاح شد .

    کلیدواژگان: عوامل پخت دوگانه و سه گانه، سیستم بایندر، عمرکاربری و افزایش ویسکوزیته
|
  • A. Mollaei*, A. Mohammadi, Y. Ebrahim Abadi Pages 62-72

    Plastic bonded explosive PBXN-103 as an underwater charge based on energetic binder system is uses in warhead section of several navy weapons. Metriol trinitrate (MTN), triethylene glycol dinitrate (TEGDN) and pelletized nitrocellulose are basic ingredients of binder system in PBXN-103 formulation. In this research the effects of applying accessible Poly glycidyl nitrate (PGN) as binder, were investigated on physical, mechanical, thermal, and sensitivity properties of PBXN103. Results remarkably indicated that the binder replacement enhanced the tensile strength and elongation to 85 psi and 70 % respectively. Based on differential scanning calorimetry (DSC), the thermal stability of formulation increased 20 °C in comparison with PBXN-103 and reached 190 °C. Glass transition temperature, vacuum thermal stability, impact sensitivity and friction sensitivity were -54 °C and 4.06 ml/g/48h, 7 N.m and 7.2 kg.F respectively. This new formulation was not fired by exploding No. 8 commercial electric detonator.

    Keywords: Underwater Explosives, PBXN-103, Energetic Binder System, Poly (Glycidyl Nitrate)
  • H. Mahdavi, A. A. Tarlani, M. Golriz* Pages 73-81

    In the present work, the influence of formulation changes obtained by different compositions of double-base and modified double-base propellants, on the relaxation behavior was investigated using the dynamic-mechanical analysis techniques. In order to identify the dynamic-mechanical behavior and characterize the type of different relaxations and triple transition temperatures in double-base and composite modified double base (CMDB) propellants at the present work, DMTA test was used. According to the results, in spite of relaxation temperatures Tα and Tβ for the CMDB propellants, the other relaxation temperature T γ was not detected. By addition of energetics nitramines (RDX) to the modified double-base propellant, relaxation temperatures were increased. Decrease in values of nitroglycerine, also has the same effect on relaxation temperatures. The results were shown that for the samples containing RDX, the compression modulus was increased and for a more RDX content propellant sample, elongation at break was decreased.

    Keywords: Modified Double-Base Propellant, Dynamic-Mechanical Analysis, Relaxation, Compressive Modulus
  • S. Mollaei*, M. Khezri Pages 83-93

    Reinforced concrete (RC) structures are widely used in urban buildings and infrastructures, and these are always subjected to explosions caused by intentional or unintentional accidents. Among the structural members, columns are key load carrier elements. In this paper, behavior of RC columns with circular and square sections strengthened by steel jackets is investigated and compared under blast loading. Accordingly, six circular columns and six square columns, which are equivalent in geometry and material properties, were modeled using ABAQUS software package. The effect of varying the concrete strength, longitudinal reinforcement and geometrical properties of steel jacket on FE models of the columns has been studied. In addition, a sub-program has been written to evaluate the changes in axial and lateral capacity of the column. Based on the most important results, the circular columns perform better under blast loading. Using steel jackets, in addition to increasing the explosive capacity of the column, improves the effects of other remediation strategies such as the use of high strength concrete and the higher percentage of reinforcement. This effect was observed to be higher in circular columns in compare to square columns.

    Keywords: RC Column, Blast, Circular Section, Square Section, Steel Jacketing, ABAQUS
  • H. R.Ghaieni*, S. G. Hosseini, Gh. R. Kozeh Gari, M. Mansoubie Fard Pages 95-103

    Red phosphorus (RP) is one of the most important allotropes of phosphorus with extensive military and civil pyrotechnics applications. During maintenance of red phosphorus, its decomposition generates phosphorus acid family and poisonous phosphine gas. One of the conventional method for evaluation of chemical stability of red phosphorus munitions is evolved phosphine measurement. In the present study, four samples of coated red phosphorus with ethyl cellulose, nitrocellulose and their combination with hydroxyl-terminated poly-butadiene (HTPB) were prepared. Then, the stability of all samples were characterized via water absorption measurment (as an effective parameter for chemical stability of red phosphorus) and evolved phosphine estimation(as ml of NaOH consumption in titration). Ethyl cellulose-HTPB coated sample exhibited best water absorption (37 and 38.8% reduction in water absorption at 24 and 48 hours compared to blank sample) and phosphine generation results (70% reduction in phosphine generation compared to blank sample) during chemical stability test compared to other samples. Then the aging process of this sample was evaluated and compared in a month with blank red phosphorus. Finally two pyrotechnic formulations containing blank and coated red phosphorus have been evaluated for phosphine release and thermal analysis(for calculation kinetic parameters according to Kissinger and Starink equations). The peak temperatures for both formulations containing red phosphorus appear in the range of 304 to 321, depending on the heating rate.

    Keywords: Red Phosphorus, Chemical Stability, Acid-base Titration, Kinetic Parameters
  • M. Gorji*, A. Hashemi Pourrafsanjani Pages 105-110

    Due to prolonged storage time of fuel, recognizing the effective parameters on fuel degradation and its shelf life prediction is important. Regarding the need of using a reliable and efficient accelerated ageing method for prediction of fuel shelf life, introducing an efficient approach is necessary for this purpose. Most of the previous researches are limited to Arrhenius classical approach, and are rarely based on Berthelot one. The main objections of these two approaches are their exclusive application for isothermal ageing. In this work, a new approach called reaction severity index is proposed for predicting the shelf life of liquid fuels. Then, the shelf life of Samine fuel is predicted using this approach and compared with Arrhenius results at isothermal conditions. The predicted shelf life using this approach at 20, 30, and 40 °C is 5.64, 2.37, and 1.05 years, respectively. These results are in good agreement with the shelf life predicted using Arrhenius classical approach that predicts 5.69, 2.39, and 1.06 year, respectively. Therefore, the reliability of this approach makes possible to predict the fuel shelf life for storage conditions at ambient temperature.

    Keywords: Reaction Severity Index, Arrhenius Approach, Shelf Life, Accelerated Ageing Tests
  • H. Mohammadtaghi Nejad, A. Kebritchi*, S. M. R. Niazi, J. Mombini Pages 111-118

    The aim of this research was to investigate the effect of binary and tertiary curing agents on pot life of binder system based on HTPB using less reactive ones such as IPDI and HDI in combination with TDI. Polymerization rate in the presence of each of TDI, IPDI and HDI was individually studied using rheological method at 60 °C, where a two-step kinetic behavior (for TDI and IPDI) was observed. Measuring the pot life of binders using binary curing agent systems such as TDI:IPDI and TDI:HDI with 1:3 ratio, showed pot lives of 285 min (about 12% increase in comparison to single TDI system) and 195 min (about 24% decrease in comparison to single TDI system), respectively. The important point was abnormal decrease in pot life for binder system usnig TDI-IPDI binary curing agent, which can be related to catalytic role to HDI. In continuous, HDI was added to TDI-IPDI binary curing system (with pot life of 285 min). The pot life of TDI-IPDI-HDI tertiary curing system reached to 270 min (15 min decrease), which can emphasize again the catalytic role of HDI in the polymerization reaction.

    Keywords: Binary, Tertiary Curing Agents, Casting, Chemorheology, Viscosity Build up