Badania właściwości wybranego homogenicznego paliwa rakietowego przed i po przyspieszonym starzeniu

• Autorzy: Czerwińska M. , Żmuda-Gołębiewska A. , Prasuła P.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.1675

Warianty tytułu

EN

Research of homogeneous solid rocket propellant properties before and after accelerated ageing

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W procesie przechowywania znaczący wpływ na prawidłowe zadziałanie ziarna paliwa rakietowego oraz całego silnika rakietowego mają zachodzące w nim reakcje chemiczne i procesy fizyczne, takie jak ubytek stabilizatora, migracja i parowanie nitrogliceryny, rozkład łańcuchów nitroglicerynowych i nitrocelulozowych itp. Właściwości termiczne i mechaniczne stałych materiałów rakietowych badano za pomocą dynamicznej analizy mechanicznej (DMA). Jest to skuteczna i bezpieczna technika, która umożliwia uzyskanie wielu informacji o badanej próbce w jednym cyklu pomiarowym. Szczególną uwagę zwrócono na wyznaczenie temperatury zeszklenia badanego paliwa rakietowego. Ponadto zastosowano różnicową kalorymetrię skaningową (DSC) i termograwimetrię (TG). Określono energię aktywacji. W obliczeniach kinetycznych zastosowano metody Kissingera i Ozawy. Średnią masę cząsteczkową nitrocelulozy i jej rozkład przed i po przyspieszonym starzeniu mierzono techniką chromatografii żelowej (GPC). Badania właściwości mechanicznych, termicznych i fizycznych paliwa rakietowego mogą pomóc w jego lepszym projektowaniu, w opracowywaniu bardziej wydajnych procesów produkcyjnych,w dostosowaniu poszczególnych etapów produkcji w celu ulepszenia właściwości produktu końcowego lub nawet mogą zostać wykorzystane do przeprojektowania całego procesu produkcji.

EN

Chemical reactions and physical processes such as stabilizer depletion, migration and evaporation of nitroglycerine, decomposition of nitroglycerine and nitrocellulose chains, etc. have a significant impact on the proper reaction of rocket propellant grains and operation of rocket motors over the storage time. Thermal and mechanical properties of solid rocket propellants were studied with the use of Dynamic Mechanical Analysis (DMA) method. It is an effective and safe technique providing information about the sample in a single run. Special attention was paid to determination of glass transition temperature of tested rocket propellant. Moreover the differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG) were used. Energy of activation was determined. Kissinger and Ozawa methods were applied in kinetic calculations. The average molecular weights of nitrocellulose and its distribution before and after acceler-ated ageing were measured with the gel permeation chromatography technique (GPC). Studies of mechanical, thermal and physical properties can help to improve rocket propellant designing process and to redesign or develop more efficient manu-facturing processes for tailoring final product properties.

Słowa kluczowe

PL

homogeniczne paliwo rakietowe; DSC; GPC; DMA; starzenie przyspieszone

EN

homogeneous rocket propellants; DSC; GPC; DMA; accelerated ageing

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 47, z. 148
• Strony: 101--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Czerwińska M.

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

autor

Żmuda-Gołębiewska A.

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

autor

Prasuła P.

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

Bibliografia

• [1] Nowicki J., Wytrzymałość ładunku napędowego pocisku rakietowego M-21OF, Problemy Techniki Uzbrojenia, 2005, Nr 96, str. 34.
• [2] Nowicki J., Wytrzymałość rakietowych ładunków napędowych, Problemy Techniki Uzbrojenia, Nr 4/2005, s. 79-87.
• [3] Florczak B., Miszczak M., Borkowski J., badania dynamiczno-mechaniczno-termiczne stałych, homogenicznych-dwubazowych paliw rakietowych, Problemy Techniki Uzbrojenia, 2009, Nr 111.
• [4] STANAG 4540 (Edition 1), Explosives, Procedures for Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Determination of Glass Transition Temperature (2002).
• [5] Cegła M., Zmywaczyk J., Koniorczyk P., Badania dwu-bazowego paliwa rakietowego za pomocą dynamicznej analizy mechanicznej, Problemy Techniki Uzbrojenia, 2014, Nr 130, s. 49-55.
• [6] Cegła M., Borkowki J., Zmywaczyk J., Koniorczyk P., Florczak B., Zastosowanie porozumienia normalizacyjnego STANAG 4540 w badaniu stałych paliw rakietowych, Problemy Techniki Uzbrojenia, 2015, Nr 133, s. 7-19.
• [7] Cegła M., Borkowki J., Zmywaczyk J., Koniorczyk P., Florczak B., Miszczak M., Determination of Glass Transition Temperature of Double-base Rocket Propellants with the Use of Dynamic Mechanical Analysis, Problemy Mechatroniki, 2015, Nr 61, p. 11-18.
• [8] Matečić Musanic S., Suceska M., Linaric R., Sanko B., Culjak R., Changes of Dynamic Mechanic Properties of Double Based Rocket Propellant During Artificial Ageing, Proceedings of 7th International Seminar on New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice, Czech Republic, 2004, p. 570-583.
• [9] Matečić Musanic S., Suceska M., Artificial Ageing of Double Base Rocket Propellant, Effect on Dynamic Mechanical Properties, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 96 (2), 2009, p. 523-529.
• [10] Matečić Musanic S., Suceska M., Dynamic Mechanical Properties of Artificially Aged Double Base Rocket Propellants and the Possibilities for the Prediction of Their Service Lifetime, Central European Journal of Energetic Materials, 10(2), 2013, p. 225-244.
• [11] Herder G., Weterings F. P., de Klerk W. P. C., Mechanical Analysis on Rocket Propellants, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 72( 3), (2003), p. 921-929.
• [12] STANAG AOP-48, Explosives, Nitrocellulose-based Propellants, Stability Test Procedures and Requirements Using Stabilizer Depletion, Edition 2, (2008).
• [13] Kissinger H., Reaction Kinetics in Differential Thermal Analysis, Analytical Chemistry, 29, 1957, p. 1702-1706.
• [14] Ozawa T., Kinetic Analysis of Derivative Curves in Thermal Analysis, Journal of Thermal Analysis, 2, p. 301-324, 1970.
• [15] Wu C. S, (ed.), Handbook of Size Exclusion Chromatography and Related Techniques: Revised and Expanded, 91, Wayne, New Jersey, CRC Press (2003).
• [16] Tucker J. P., A Whole Life Assessment of Extruded Double Base Rocket Propellants, praca doktorska 2012.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).