فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال هفتم شماره 2 (پیاپی 15، تابستان 1391)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 15، تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/08/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضاخانزاده قره شیران، سیدعلی اصغر اکبری موسوی، احمدعلی آماده، غلامحسین لیاقت صفحه 3
    پوشش دهی فولاد گرمکارکوئنچ تمپر شدهAISI H13 با سوپر آلیاژ اینکونل 718 به روش جوش کاری انفجاری انجام شده است. آزمون های انفجاری توسط ماده منفجره آماتول در فاصله های توقف و بارهای انفجاری متفاوت صورت پذیرفته است. کلیه آزمون ها توسط نرم افزار ABAQUS/Explicit مورد شبیه سازی و تحلیل قرار گرفته اند. هم چنین بررسی های متالوگرافی نوری، میکروسکوپی الکترونی روبشی، ریز سختی سنجی و استحکامی بر روی کلیه نمونه های اتصال یافته صورت پذیرفته است. نتایج شبیه سازی نمایانگر ایجاد منطقه ای با تغییر شکل پلاستیکی شدید در منطقه برخورد می باشد. هم چنین با افزایش میزان فاصله توقف و یا بار انفجاری، زاویه دینامیکی برخورد و سرعت برخورد صفحه پرنده افزایش یافته است. شکل فصل مشترک های حاصله بر اساس تغییرات انرژی جنبشی مصرفی در فصل مشترک، به دو صورت موجی و موجی همراه با گردابه در فصل مشترک اتصال ایجاد شده است. طول امواج فصل مشترک بر اثر تغییرات زاویه دینامیکی برخورد در هنگام اتصال ورق ها تغییر نموده و سختی با نزدیک شدن به فصل مشترک اتصال افزایش یافته است که این تغییرات سختی به طور شدیدتری در سمت سوپر آلیاژ مشاهده شده است. استحکام برشی فصل مشترک تابع مورفولوژی فصل مشترک و دامنه امواج تغییر نموده است. به کمک نتایج شبیه سازی و روابط، پنجره جوش کاری انفجاری دو آلیاژ رسم و مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جوش کاری انفجاری، فاصله توقف، بار انفجاری، زاویه دینامیکی برخورد، استحکام برشی، پنجره جوش کاری، انرژی جنبشی مصرفی
  • رضا فارغی علمداری، فائزه قربانی زمانی، نگار ذکری، غلامرضا کوزه گری صفحه 17
    استفاده از آنتی اکسیدان ها در فرمول بندی پیشرانه های کامپوزیتی اجتناب ناپذیر است. این مواد به منظور حفظ پایداری پیشرانه در طول مدت انبارداری به فرمول بندی افزوده می شوند. در این مقاله، روش سنتز حد واسط 2- ترشیو بوتیل- 4- متیل فنل که در تولید آنتی اکسیدان A.O.2246 مورد استفاده قرار گرفته، در حضور مایعات یونی اسید برونستد به عنوان حلال و کاتالیزور بررسی شده است. علاوه بر این کلیه پارامترهای موثر در واکنش مانند دما، نسبت مولی مواد اولیه، نوع و مقدار کاتالیزور مایع یونی و زمان مورد بررسی قرار گرفته و مقدار بهینه برای هر یک از پارامترها گزارش شده است. ترشیوبوتیله کردن پارا-کرزول همراه با تولید دو محصول یعنی 2- ترشیوبوتیل پارا-کرزول و 2و6- دی- ترشیو بوتیل پارا-کرزول است. در بین مایعات یونی به کار گرفته شده در این واکنش مایع یونی تری- فنیل(بوتیل-4- سولفونیل) فسفونیوم سولفونات، بهترین نتایج را در بر داشت و محصول اصلی واکنش (2- ترشیوبوتیل پارا-کرزول) با گزینش-پذیری7/91%، و تبدیل پارا- کرزول2/73%در شرایط بهینه بدست آمد.
    کلیدواژگان: پیشرانه مرکب، آنتی اکسیدان A، O، 2246، ترشیوبوتیلاسیون پارا، کرزول، مایعات یونی
  • ابراهیم زنجیریان صفحه 27
    آمونیوم پرکلرات یکی از مهم ترین اکسید کننده هایی است که در پیشرانه های جامد مرکب مورد استفاده قرار می گیرد و شکل و اندازه ذرات آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق به منظور تهیه نانوذرات، میکروامولسیونی از محلول نمک آمونیوم پرکلرات در حضور مواد فعال سطحی تهیه و در حمامی از نیتروژن مایع منجمد شده، سپس با استفاده از تکنیک خشک کردن انجمادی به نانوذرات تبدیل شوند. نتایج آزمایشات نشان داد که اندازه ذرات و شکل آن ها تابع عوامل مختلفی مانند پایداری امولسیون، نوع ماده فعال سطحی، نوع کمک فعال کننده، نوع روغن، نسبت وزنی ترکیبات در میکروامولسیون، سرعت اختلاط، نحوه انجماد و دما می باشد. در نهایت با بهینه نمودن شرایط، نانو ذرات آمونیوم پرکلرات با اندازه متوسط (nm150-40) و به شکل کروی حاصل گردید.
    کلیدواژگان: نانو پودر، آمونیم پرکلرات، میکروامولسیون، خشک کن انجمادی
  • داود رمش، رضا فرخی، حمیدرضا علی محمدی، محمدرضا حیدری * صفحه 39

    در این تحقیق، پارگی مسیر اصلی اکسیدکننده در یک موتور سوخت مایع شبیه سازی شده است. انجام این کار بر مبنای یک کد کامپیوتری که عملکرد موتور سالم را به صورت دینامیکی و غیر خطی توصیف می کند، صورت گرفته است. به بیان دیگر، معادلاتی که برای شبیه سازی این اختلال، مورد نیاز بوده است، به مجموعه معادلات موجود اضافه می گردد و در لحظه ی بروز اختلال به صورت معادلات تکمیلی استفاده می شود. دستگاه معادلات دیفرانسیل، دربرگیرنده ی مجموعه ی معادلات خطی و غیر خطی توصیف کننده ی عملکرد سالم و مختل شده می باشد که از 34 معادله ی جبری و 59 معادله ی دیفرانسیلی تشکیل می شود. برای حل عددی دستگاه فوق از روش رانج کوتای مرتبه ی چهار استفاده شده است. در نهایت، نتایج کد تهیه شده و تست مورد مقایسه قرار گرفت و دقت قابل قبول شبیه سازی را نشان داد.

    کلیدواژگان: اختلال، شبیه سازی، موتور سوخت مایع
  • شهرام قنبری پاکدهی، محمدعلیپور، سعید بابایی، معصومه خدایی صفحه 49

    برای تغلیظ آب اکسیژنه از غلظت 35% وزنی به غلظت حدود 98% وزنی، از روش هایی مانند تقطیر تحت خلاء و کریستالیزاسیون سرمایشی استفاده می شود، اما از آنجایی که آب اکسیژنه در غلظت 90% و بالاتر حساسیت بسیار زیادی به ناخالصی ها داشته و امکان تجزیه آن وجود دارد، لذا ابتدا باید عمل خالص سازی بر روی این ماده انجام گیرد و سپس تغلیظ گردد. در این تحقیق، جداسازی کاتیون منیزیم از محلول تجاری آب اکسیژنه 35% وزنی که شامل حدود 64% آب و 1% ناخالصی است، به روش تبادل یون با استفاده از رزین کاتیونی اسیدی قوی Amberlite IR-120 Na با شبکه استایرن دی وینیل بنزن کوپلیمر و گروه عاملی سولفونیک اسید می باشد. برای جداسازی این کاتیون از سیستم ناپیوسته(batch) و مخزن مجهز به هم زن استفاده شده است. اثر تغییرات مقدار رزین و زمان تماس بر میزان جداسازی این کاتیون ها مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری میزان کاتیون های فلزی موجود در آب اکسیژنه به روش نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی(ICP)انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی حاصل از جداسازی منیزیم، با مدل های جذب سطحی ایزوترم فرندلیچ، لانگمیر و یووانویچ، مقایسه شده است و نتایج بدست آمده حاکی از آن است که این مدل ها، با نتایج تجربی هم خوانی دارد.

    کلیدواژگان: آب اکسیژنه، منیزیم، رزین کاتیونی اسیدی قوی، Amberlite IR، 120، مدل جذب سطحی ایزوترم، جداسازی
  • یدالله بیات، سجاد صلاحی صفحه 57
    پلیمر های مختلفی از جمله اتیل سلولز، استات سلولز، پلی استر به طور وسیعی در عایق کاری سوخت های جامد دو پایه مورد بررسی قرار گرفته اند. عایق مناسب سوخت های جامد دو پایه باید دارای ویژگی های خاصی باشد از جمله: 1- جذب NG پایین 2- بدون دود بودن یا تولید دود کم 3- چسبندگی خوب عایق به سطح سوخت 4- دارا بودن خصوصیت فناشوندگی و حرارتی مناسب. لذا در این مقاله ضمن مرور پلیمرهای بکار رفته در عایق های سوخت جامد دو پایه، خواص مناسب آن ها، معایب و مزایای آن ها نسبت به یکدیگر، پلی دی متیل سیلوکسان با گروه های OH انتهایی سنتز و اثر پارامترهای مختلف موثر بر جرم مولکولی از جمله دما، زمان واکنش، نسبت مواد اولیه، نوع و شدت همزن، اثر کاتالیست، اثر عامل متوقف کننده جرم مولکولی و اثر حلال در محیط واکنش بررسی شده و شرایط بهینه برای سنتز این پلیمر تعیین گردید. همچنین یک روش سنتز جدید یک مرحله ای برای سنتز پلی دی متیل سیلوکسان با گروه هایOH انتهایی ارائه و روش بهینه برای سنتز پلی دی متیل سیلوکسان با جرم های بسیار بالا و کنترل جرم مولکولی آن بدست آمد.
    کلیدواژگان: پلی دی متیل سیلوکسان با گروه های OH انتهایی، روغن سیلیکون، عایق حرارتی، سوخت جامد دو پایه
  • یونس موسایی اسکویی، منصور رنجبر، علی موسوی آذر، محمدحسین کشاورز، حسن گودرزی صفحه 65
    باروت های یک پایه مورد استفاده در سلاح ها اساسا دارای سرعت سوزش بالایی هستند. اگر آن ها در مناطق با آب و هوای گرم نگه داری یا استفاده شوند، ممکن است سرعت سوزش باروت تحت تاثیر شرایط محیطی به خصوص دمای محیط افزایش یابد. در این نوع پیشرانه ها استفاده از بازدارنده ها باعث کاهش سرعت سوزش و نهایتا کاهش فشار و سرعت دهانه در دماهای بالا شده که منجر به بهبود عملکرد بالستیکی پیشرانه خواهد شد. بازدارنده های مختلفی از جمله کامفور، دی بوتیل فتالات، ترکیبات سلولزی یا استرهای غیر اشباع آلی استفاده می شوند. بازدارنده های ترجیح داده شده ترموپلاستیک های سلولزی هستند که دارای واحدهای تکراری بی هیدروگلوکز می باشند. موارد ترجیحی شامل سلولز استات، سلولز استات پروپیونات و سلولز استات بوتیرات می باشند. در این تحقیق درصدهای وزنی 5/1، 3، 5، 7، 10 و 12 از سلولز استات بوتیرات در سطح باروت یک پایه قرار داده شده و سپس بر روی آن ها تست های بالستیکی (فشار و سرعت دهانه) انجام شده است.
    کلیدواژگان: باروت یک پایه، بازدارنده سرعت سوزش، سلولز استات بوتیرات
|
  • M. R. Khanzadeh, S. A. A. Akbari Mousavi, A. Amadeh, Gh. Liaghat Page 3
    Experimental tests were carried out to explosively clad solution annealed Inconel 718 super alloy on quench-tempered AISI H13 hot tool steel. The tests were carried out using various stand-off distances and explosive ratios. Various interface geometries were obtained from these experiments. In this paper, all the experiments were simulated using ABAQUS version 6.9 finite element software. Experiments were carried out with Ammatol explosive mixture. The integrity of the bond interface was examined by shear test. The micro hardness profiles at the interface for all samples were performed. Metallographic inspections of the bond interfaces were also carried out. Numerical results showed that high localized plastic deformation was produced at the bond interface. The shape of interface fell roughly into two classes, wavy or wavy with some vortex shedding. In some case, a gradual change in wavelength along the direction of welding was observed which was due to a change in impact angle following plate contacts. Hardness was increased at the interface. The increase of hardness near the interface was more pronounced in super alloy than in steel. Shear strength was found to be functions of interface morphology and wave amplitude. Kinetic energy loss could be criteria for transition of interface morphology. Welding window of alloys was also developed.
    Keywords: Explosive Welding, Standoff Distance, Explosive Ratio, Dynamic Collision Angle, Shear Strength, Welding Window, Kinetic Energy Loss
  • R. Fareghi Alamdari*, F. Ghorbani Zamani, N. Zekri, G. Kozehgari Page 17
    Uses of antioxidants in composite propellants formulation is unavoidable. These materials are added to propellants to afford stability during storage time. In this paper, synthesis of 2-t-butyl p-cresol intermediate for the preparation of A.O.2246 using Bronsted acidic ionic liquids as catalyst and solvent were investigated. Methyl-tert-butyl ether was used for tert butylation of para cresol and variable reaction parameters such as temperature, mole ratio, type and catalyst composition and time were optimized. Tert butylation of p-cresol gives two products, 2-tert-butyl p-cresol and 2,6-di-tert-butyl p-cresol. Among ionic liquids, triphenyl(butyl-4-sulphonyl) phosphonium sulfonate, irrespective of the alkylating agent, is the most active catalyst. In the presence of triphenyl(butyl-4-sulphonyl) phosphonium sulfonate, 2-t-butyl p-cresol was the main product of reaction with 91.7% of selectivity and 73.2% of p-cresol conversion.
    Keywords: Composite Propellant, Tert, Butylation, p, Cresol, A.O.2246 Antioxidant, Ionic Liquids
  • E. Zanjirian Page 27
    Ammonium perchlorate is one of the most important oxidants being used in the production of composite solid propellant whose shape and particle size have a great impact on its characteristics. In this research, in order to produce the nano-particles, the micro-emulsion of ammonium perchlorate salt in the presence of active surfactant materials has been produced and frozen in the liquid nitrogen before finally turned in the nano-particles using the freeze drying technique. The experiment results show that the parameters such as the emulsion stability, the type of active surfactant material, co-activator, type of oil, the mass ratio of the components in the emulsion, mixing rate, freezing method, and the temperature have a great influence on the particles’ shape and size. Having considered and examined all the above mentioned parameters, the nano-particles with the average diameter of 40-150 nm with spherical shape have been finally produced.
    Keywords: Nano, Powder, Ammonium Perchlorate, Micro, Emulsion, Freeze Dryer
  • D. Ramesh, R. Farrokhi, H. R. Alimohammadi, M. R. Heidari Page 39

    In this paper, a fault in the main duct of oxidizer in liquid rocket engine has been simulated. The procedure is based on a nonlinear mathematical model that dynamically describes sound operation of engine. In other word, when engine operates abnormally during a fault, fault descriptive equations are added to the engine equations. Differential equation system involves linear and nonlinear equations that describe sound and fault operation of engine. This system consists of 34 algebraic and 59 differential equations. The fourth order Runge-Kutta method has been used for numerical solution of equations set. Finally, results of engine hot test are compared with model and shows acceptable accuracy of simulator code.

    Keywords: Simulation, Fault, Engine, Dynamic
  • S. H. Ghanbari*, M. Alipoor, S. Babayee, M. Khodaei Page 49

    Concentration of hydrogen peroxide from 35% to 98 wt% is performed via the methods such as vacuum distillation and cooling crystallization, but hydrogen peroxide with concentration of ≥90%, is very sensitive to impurities and may be decompose. Therefore, the solution should be quite pure before concentration process. Herein, separation of Magnesium (Mg) cation from the commercial hydrogen peroxide solution (35 wt%) by ion exchange method using strong acid cation resin Amberlite IR-120 H+ with styrene divinylbenzene copolymer matrix and sulfunic acid functional group is investigated. Effect of the amount of resin and contact time on the separation of cation is considered. The metal ion concentration in the original solution and the metal ions left unabsorbed were determined by Inductive Coupled Plasma Spectrometry technique. Experimental results obtained from the separation of Magnesium were compared with Freundlich, Langmuir and Jovanovic adsorption isothermal models. Results show that, these isotherm models only in a certain range of concentrations, are consistent with experimental results. Although, the Langmuir equation of adsorption isotherm gives the best results.

    Keywords: Hydrogen Peroxide, Magnesium, Strong Acid Cationic Resin, Amberlite Ir, 120, Adsorption Isothermal Model
  • Y. Bayat, S. Salahi Page 57
    A variety of polymer such as: ethyl cellulose, Cellulose acetate, polyester and etc have been served widely in insulation of double-base solid propellant. Proper insulation of double base propellants should have features such as: 1- low absorption NG; 2- Without or low producion of smoke; 3- good adhesion of insulator to propellants surface; 4- with suitable vanished and thermal parameters and etc. In this paper polymer used in insulation of double base propellant are reviewed and their physical and chemical characteristic are investigated and compared. Then hydroxyl terminated poly dimethylsiloxane was synthesized and the effect of temperature, reaction time, ratio of raw material, type and intensity of agitation, type of catalyst, solvent and quenching reagents on molecular weight of poly dimethysiloxane was studied. Also a new method for one step synthesis of a hydroxyl terminated polydimethylsiloxane is presented.
    Keywords: Poly Dimethyl Siloxane with Terminal Hydroxyl Groups, Silicone oil, Thermal Insulation, Double, Base Solid Propellants
  • Y. Mosaei, M. Rangbar, A. Mosaviazar, M. H.Keshavarz, H.Godarzi Page 65
    The burning rate of single base propellant can be increased if they are used or stored in warm climates area. The use of inhibitors in this type of propellants, reduces the burning rate and finally the pressure and muzzle rate at high temperatures and improve the ballistic performance of propellant. Several inhibitors, e.g. camphor, dibutyl phthalate, cellulose or unsaturated organic esters compounds, have been used but preferred inhibitors are thermoplastics cellulose containing repeated units of the anhydroglucose. In this study, 1.5, 3, 7, 10, 12% wt of cellulose acetate butyrate (CAB) were deposited on the surface of single base propellant and then the ballistic performance (pressure and muzzle rate) have been evaluated.
    Keywords: Single Base Propellant, Burning Rate Inhibitor, Cellulose Acetate Butyrate