Badanie właściwości wybranych materiałów polimerowych jako warstwy ablacyjnej w silnikach rakietowych na paliwo stałe

• Autorzy: Banacka Natalia Banacka , Sokołowski Dariusz , Szczepanik Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.4796

Warianty tytułu

EN

Testing properties of selected polymer materials for ablative layers in rocket solid fuel motors

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule zamieszczono podstawo-we informacje na temat wykorzystywania izolacji termicznej w silnikach rakietowych na paliwo stałe. Dokonano podziału materiału izolacyjnego wraz z przykładami polimerów, które są stosowane do ochrony powierzchni wewnętrznej silnika w trakcie spalania paliwa i jego produktów o wysokiej temperaturze. W niniejszej pracy przeprowadzono badania dla wybranych materiałów polimerowych wykorzystywanych w trakcie produkcji silników rakietowych na paliwo stałe i wytypowano polimer o najlepszych właściwościach ablacyjnych. Metoda badań polegała na przeprowadzeniu badań fizyko-chemicznych oraz mechanicznych. Wykonanie pomiarów DSC i TG umożliwiło zaobserwowanie przemian fazowych danego materiału pod wpływem zmian temperaturowych.

EN

The article presents basic information about using thermal insulation in rocket solid fuel motors. A breakdown of the insulating material is given with examples of polymers used to protect motor internal surface at combustion of fuel and its high-temperature products. Tests were carried out in the work for selected polymer materials used at production of rocket solid fuel motors, and the polymer was indicated with the best ablative properties. The method of testing consisted of physicochemical and mechanical tests. Per-forming DSC and TG measurements made it possible to observe the phase transformations of a given material under the influence of temperature changes.

Słowa kluczowe

PL

izolacja termiczna; silniki rakietowe; stałe paliwo rakietowe; polimery

EN

thermal insulation; rocket engines; solid rocket fuel; polymers

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 53, z. 168
• Strony: 113--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Banacka Natalia Banacka

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, ul. Pr. St. Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka

• https://orcid.org/0000-0003-1583-115X

autor

Sokołowski Dariusz

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, ul. Pr. St. Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka

• https://orcid.org/0000-0002-8161-6952

autor

Szczepanik Mirosław

• Zakład Produkcji Specjalnej Gamrat Sp. z o. o., 38-200 Jasło ul. Mickiewicza 108

Bibliografia

• [1] Awad M.E. i Nesser M. (2020). Effect of Insulation Layer Composite and Water Adsorption o Bonding Performance in Heat Barriers. Advanced Journal of Chemistry-Section A, 3 (3): 370-377. DOI: 10.33945/SAMI/AJCA.2020.3.15
• [2] Ciepliński A., Woźniak R. (1994). Encyklopedia współczesnej broni palnej (od połowy XIX wieku). Wydawnictwo „WIS”, (s. 213), ISBN 83-86028-01-7.
• [3] Chen L., Gui-e L., Jinyong J., Qiang G., Shaoguang W., i Bin W. (2015). Review on the Test Method of Adhesive Failure in Solid Rocket Motor. Joint International Mechanical, Electronic and Information Technology Conference (JIMET 2015). https://www.atlantis-press.com/proceedings/jimet-15/25843842 DOI: 10.2991/jimet-15.2015.126
• [4] Das S., Pandey P., Mohanty S. i Nayak S.K. (2015). Influence of NCO/OH and transerfied castor oil on the structure and properties of polyurethane: Synthesis and characterization. Ma-terials Express 5 (5): 377-389. DOI: 10.1166/mex.2015.1254
• [5] El-Dakhakhny A. M., Ahmed A.F., El-Marsafy S. i Abadeer E. (2017). Effect of Adding Fibers and Nano Particles on the Thermal and Ablative Properties of EPDM Rubber Thermal Insula-tors for Solid Rocket Motor Application. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 6 (2): 405-412 DOI: 10.17577/
• [6] Florczak B. (red.) (2016) Stałe heterogeniczne paliwa rakietowe na bazie kauczuku HTPB. Warszawa: Wydawnictwo Instytutu Przemysłu Organicznego.
• [7] Ghase K.S., El-Narsafy S.M., Abadeer E.F. i Samir A.M. (2012). Thermal and Mechanical Characteristics of EPDM Composites. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 6 (5): 23-30. ISSN 1991-8178
• [8] Guo J., Chai T., Liu Y., Cui J., Ma H., Jing S., Zhong L., Qin S., Wang G. i Ren X. (2018). Kinetic Research on the Curing Reaction of Hydroxyl-Terminated Polybutadiene Based Polyurethane Binder System via FT-IR Measurements. Coatings, 8(5), 175
• [9] Harvey A.R., Ellertson J.W., (2002) US6691505B2 – Fiber-reinforced rocket motor insulation. No. 60/260,704 filed Jan. 10,2001, the USA.
• [10] Li H. Wei J., Zhang Y, Hu Y., Jiang W. i Zhang T. (2023) GO/HTPB composite liner for anti-migration of small molecules. Defence Technology, 22 (2023): 156-165 DOI: 10.1016/j.dt.2021.11.006
• [11] Mosa M., Mokhtar Kotb M., Fouda H. i Gobara M. (2022). Study of Elastomeric Heat Shieldieng Materials for Solid Rocket Motor Insulation. Journal of Physics: Conference Series 2305 (1), 012037. DOI: 10.1088/1742-6596/2305/1/012037
• [12] Navale S.B., Sriraman S., Wani V.S., Manohar M.V. i Kakade S.D. (2004). Effect of Addi-tives on Liner Properties of Case-bonded Composite Propellants. Defence Science Journal, 54 (3): 353-359.
• [13] Park S., Choi S. i Park J. (2021). A Study on Liner-Reaction Speed based on the Aging ofa Curing System. DOI:10.21203/rs.3.rs-144790/v1
• [14] Quagliano Amado J.C., German Ross P., Beck Sanches N., Aguiar Pinto J. R. i Narciso Dutra J.C. (2020). Evaluation of Elastomeric Heat Shielding Materials as Insulators for Solid Propel-lant Rocket Motors: A short review. Open Chemistry 19(2020): 1452-1467. DOI:10.1515/chem-2020-0182
• [15] Vieira F.R., Gama N., Magina S., Barros-Timmons. A., Evtuguin D.V. i Pinto P.C.O.R. (2022). Polyurethane Adhesives Based on Oxyalkylated Kraft Lignin. Polymers, 14(23), 5305. DOI: 10.3390/polym14235305
• [16] Sapozhnikov I; Chernov V (2020) Rheological Properties of Composite Polymer Liner Based on Hydroxyl‐Terminated Polybutadiene. J Aerosp Technol Manag, 12: e2220. https:// doi.org/10.5028/jatm.v12.1119
• [17] Singh H. i Shekhar H. (2020). Solid Rocket Propellants. Science and Technology Challenges (s.60-68), Royal Society of Chemistry
• [18] Sutton G.P. i Biblarz O. (2000). Rocket Propulsion Elements. John Wiley & Sons, Inc.
• [19] Tauzia J.-M. (1993). Chapter 13: Thermal Insulations, Liners and Inhibitors. Davenas A. (red.). Solid Rocket Propulsion Technology. (s.553-582) Pergamon Press
• [20] Varghese T.L., Krishnamurthy V.N. (2017). The Chemistry and Technology of Solid Rocket Propellants (A Treatise on Solid Propellants). Allied Publishers PVT. LTD.
• [21] Vieira F.R., Gama N., Magina S., Barros-Timmons A., Evtugin D.V. i Pinto P.C.O.R. (2022). Polyurethane Adhesives Based on Oxyalkylated Kraft Lignin. Polymers, 14(23):5305. DOI: 10.3390/polym14235305
• [22] Yang H.Q., West J. i Harris R.E. (2017). Coupled Fluid-Structure Interaction Analysis of Solid Solid Rocket Motor with Flexible Inhibitors. Journal of Spacecraft and Rockets 55(2):1-12. DOI: 10.2514/1.A33947