Właściwości cieplno-mechaniczne heterogenicznego stałego paliwa rakietowego

• Autorzy: Cegła M. , Zmywaczyk J. , Koniorczyk P.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.8315

Warianty tytułu

EN

Thermo-mechanical analysis of heterogeneous solid rocket propellant

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy cieplno-mechanicznej heterogenicznego paliwa rakietowego H2, ze szczególnym uwzględnieniem wyznaczenia temperatury zeszklenia i mięknienia. Właściwości mechaniczne, takie jak dynamiczny moduł sprężystości (E’), dynamiczny moduł stratności (E’’) i tan(δ) zostały zmierzone przy użyciu aparatury NETZSCH DMA 242C w zakresie temperatur od -120°C do +80°C przy szybkości ogrzewania 2 K/min przy częstotliwości przyłożonej siły f = 1 Hz. Względną rozszerzalność termiczną oraz współczynnik liniowej rozszerzalności termicznej (CLTE) próbki H2 określono przy użyciu dylatometru NETZSCH DIL 402C w zakresie temperatur od 30°C do 80°C przy szybkości ogrzewania/chłodzenia wynoszącej 1 K/min. Właściwości termofizyczne, w tym przewodność cieplną, dyfuzyjność cieplną i ciepło właściwe, określono w zakresie temperatur od -20°C do +80°C, stosując aparat KD2 Pro.

EN

The article presents results of thermo-mechanical analysis of heterogeneous solid rocket propellant H2, with special attention devoted to determining the glass transition temperature and softening temperature. Mechanical properties such as storage modulus (E’), loss modulus (E’’) and tan(δ) were measured using NETZSCH DMA 242C analyzer within temperature range from -120°C to +80°C at 2 K/min of heating rate and frequency of applied force f = 1 Hz. Relative thermal expansion as well as the Coefficient of Linear Thermal Expansion (CLTE) of H2 sample were determined using NETZSCH DIL 402C dilatometer within temperature range from 30°C to 80°C at 1 K/min of heating/cooling rate. The thermophysical properties including thermal conductivity, thermal diffusivity, and specific heat were determined within temperature range from -20°C to +80°C using KD2 Pro apparatus.

Słowa kluczowe

PL

dynamiczna analiza mechaniczna; paliwa rakietowe stałe; właściwości cieplne

EN

dynamic mechanical analysis; solid rocket propellants; thermal properties

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 47, z. 147
• Strony: 105--121
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cegła M.

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

autor

Zmywaczyk J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Koniorczyk P.

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Rarata G., Surmacz P., Współczesne stałe rakietowe materiały pędne, Prace Instytutu Lotnictwa, nr 7(2009), 112-124.
• [2] Kuo K. K., Acharya R., Applications of Turbulent and Multiphase Combustions, Solid Propellants and Their Combustion Characteristics, 4-15,Wiley, 2012.
• [3] Folly P., Mäder P., Propellant Chemistry, Chimia 58, pp. 374-382, 2004.
• [4] A. Bailey A., Murray S.G., Explosives, Prop. and Pyrotechnics, Brassey's (UK), Wydanie I, 1989.
• [5] Menard K., Dynamic Mechanical Analysis – A Practical Introduction, Second Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2012.
• [6] Netzsch DMA 242 C Manual, 2013.
• [7] Florczak B., Miszczak M., Borkowski J., Badania dynamiczno-mechaniczno-termiczne stałych homogenicznych paliw rakietowych, Problemy Techniki Uzbrojenia, R38, z. 111(2009), 91-95.
• [8] Herder G., Weterings F.P., Klerk W.P.C., Mechanical Analysis on Rocket Propellants, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 72 (2003), 921-929.
• [9] Miszczak M., Borkowski J., Terenowski H., Analiza metod badania fizykochemicznych właściwości stałych paliw rakietowych na podstawie polskich standardów, Problemy Techniki Uzbrojenia, z. 110 (2009), 133-141.
• [10] NATO Standardization Agreement 4540, Explosives, Procedures for Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Determination of Glass Transition Temperature, Edition 1, 2002.
• [11] Solid Propellant Grain Structural Integrity Analysis, National Aeronautics and Space Administration, 1973.
• [12] Yilmaz O., Service Life Assessment of Solid Rocket Propellants Considering Random Thermal and Vibratory Loads, Middle East Technical University, 2012.
• [13] Biggs G.L., Forecasting Structural Reliability of Rocket Solid Propellants over Time, RTO AVT Specialists’ Meeting on "Advances in Rocket Performance Life and Disposal", Dania, 23-26 Wrzesień 2002.
• [14] Tussiwand G., Eineder L., Mussbach G., Bohn M. A., Non-destructive Ageing State Determination of Solid Rocket Motors Charge, 8th European Workshop On Structural Health Monitoring (EWSHM 2016), 5-8 Lipca 2016, Bilbao, Hiszpania.
• [15] Srinivasan K.R., Matouš K., Geubelle P.H., Jackson T.L., Thermomechanical Modeling of Regressing Heterogeneous Solid Propellants, Journal of Computational Physics, 228 (2009) 7883–7901.
• [16] Cegła M., Zmywaczyk J., Koniorczyk P., Dynamic Mechanical Analysis of Double Base Solid Rocket Propellant with Addition of Soot, Thermophysics 2013 Conference Proceedings, 13-15 Nov. 2013, Podkylava, Slovak Republik, pp. 208-215, ISBN: 978-80-214-4801-8.
• [17] DIL 402 C Operating instructions, 2010.
• [18] Pieczonka T., Dylatometryczna metoda wyznaczania liniowego współczynnika rozszerzalności cieplnej ciał stałych. Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków, 2010.
• [19] Musanic S.M., Suceska M., Dynamic Mechanical Properties of Artificially Aged Double Base Rocket Propellant and the Possibilities for the Prediction of their Service Lifetime, Central European Journal of Energetic Materials, 2013, 10(2), pp. 225-244.
• [20] Ślęzak T., Zmywaczyk J., Koniorczyk P., Śmieżek L., Dilatometric Investigation of the Phase Transition in the High Strength Steel S960QL, Thermophysics 2014 Conference Proceedings, 8-10 Oct. 2014, Podkylava, Slovak Republic.

Uwagi

PL

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