b. zecevic osnove stabilnost municije

8/12/2019 B. Zecevic Osnove Stabilnost Municije

1/44

Univerzitet u SarajevuMainski fakultet

Odjeljenje za odbrambene tehnologije

This publication has been produced with the assistance of the European Union. The contents of this publication are the sole responsibility of the autor and can in no way be taken to reflect the views of the European Union, the

Regional Cooperation Council or the United Nations Development Programme.

Josef Wilken

OSNOVE STABILNOSTI

MUNICIJE

Novembar, 2011.

This project is funded by the European Union

A project implemented by UNDP/SEESAC


2/44

i

PODACI ZA BIBLIOGRAFSKU KARTICU

Broj dokumenta: Datum dokumenta: Tip dokumenta:

Novembar, 2011. Interna publikacija Naslov: UDK: Osnove stabilnosti municije Autor:

Josef Wilken Odobrio:

Institucija u kojoj je dokument uraen: Broj odluke:Univerzitet u SarajevuMainski fakultet

Institucija za koju je dokument uraen: Broj Ugovora:UNDP BiH

Distribucija/raspoloivost dokumenta:Knjiga Osnove stabilnosti municije je pripremljena za trening pripadnika Oruanihsnaga i ministarstava odbrane zemalja Jugoistone Evrope pod nazivom RegionalTraining Course on Ammunition Stockpile Management: Stockpile facilities andtransportation of SALW and associated ammunition.Saetak:Prezentirane su osnovni podaci o metodama ispitivanja stabilnosti municije.Prikazane su metode procjene stabilnosti, a posebno je analizirana metoda tankoslojnekromatografije.Datu konkretni primjeri iz prakse.

Kljune rijei:Municija, stabilnost, gorivo, TLC metoda, stabilizator.

Nauno podruje: Nauno polje: Broj strana: Broj koritenih bibliografskih jedinica:

Sigurnosna klasifikacijapublikacije:

Sigurnosna klasifikacijabibliografske kartice

Sigurnosnaklasifikacija saetka

Ogranienja zadistribuciju

Neklasificirana Neklasificirana Neklasificirana Da

"This publication has been produced with the assistance of the European Union. The contents of this publication

are the sole responsibility of the authors and can in no way be taken to re ect the views of the European Union or UNDP."


3/44

ii

Sadraj

1 Uvod ..................................................................................................................................................

2 Najei testovi za ispitivanje goriva pri visokim temperaturama ........................................... 2

2.1 Metilvioletni (MV) test (Ameriki termijski test; 120 i 134,5C) ....................................... 2

2.2 BergmannJunkova metoda ........................................................................................................2

2.3 Holland test .................................................................................................................................

2.4 Vakumski test ..............................................................................................................................

2.5 Hemijska otpornost na 90C i 75C ...........................................................................................4

2.6 Nadzorni test na 65.5C ..............................................................................................................

2.7 Kalometrija toplinskog toka .......................................................................................................6

Uvod ..................................................................................................................................................

Naela ................................................................................................................................................

3 Reakcija stabilizatora ........................................................................................................................

3.1 Reakcije difenilamena (DPA) .....................................................................................................8

3.2 Reakcije etil centralit stabilizatora (CI)......................................................................................

3.3 Reakcije akardita II (AK II) .......................................................................................................

4 Brzi test za procjenu stabilnost na licu mjesta za goriva i dvobazna vrsta gorivapomou tankoslojne kromatografije (TLC) .............................................................................................

4.1 Vrste goriva ................................................................................................................................

4.2

Uobiajeni stabilizatori ...............................................................................................................

5 Ispitivanja elatinizacije nitroceluloze s razliitim stabilizatorima ....................................... 18

Testovi elatinizacije ........................................................................................................................

5.1 Postupak ispitivanja....................................................................................................................

Zapaanja pod svjetlosnim / stereo mikroskopom ....................................................................... 20

5.2 Teorija o utjecaju Akardita II .....................................................................................................

5.3 Predvianja u skladu s Arrheniusom ..........................................................................................

5.4 Usporedba primarnih i sekundarnih stabilizatora ................................................................ 24


4/44

iii

6 Migracija nitroglicerina kod dvobaznog goriva iz navodeih projektila .............................. 25

6.1 Izraun difuzijskih koeficijenata ................................................................................................

Procjena/predvianja ........................................................................................................................

7

Ispitivanje agensa povrinske obrade kod TLP .............................................................................. 3

7.1 Alkalna hidroliza ........................................................................................................................

Naela metode ..................................................................................................................................

Metoda ..............................................................................................................................................

Matematika obrada analize podataka .............................................................................................

Izraun lokalnih koncentracija CO, prema jednaini (2) za izbor razliitih adaptacijakrivulje. .............................................................................................................................................

Provjera matematike tanosti funkcija CO, jednaine (2). .................................................... 39

Izraun geometrija goriva kao funkcija stepena hidrolize ......................................................... 39

8 Literatura ...........................................................................................................................................


5/44

1

1 UVOD

Od samih poetaka proizvodnje nitro goriva, uporedo se javila i neophodnost ouvanjazadovoljavajue hemijske stabilnosti za rok upotrebe i skladitenja ove vrste goriva.

injenica je da goriva na osnovi estera nitratne kiseline mogu pod odreenim okolnostimaoslobaati nitrozne gasove tokom skladitenja, tretirani sa rekalescencijom, to moedovesti do spontanog paljenja i time predstavljaju opasnost po zdravlje ljudi, te streljivo imaterijal.

Sl. 1 Gerbec, Albanija, 2008. godina

Stoga je od samog poetka bilo vano unaprijed i blagovremeno predvidjeti takva spontanapaljenja. Od momenta uvoenja ove vrste goriva, razvijeno je nekoliko testova, a kako bi semogla dati ovakva predvianja. Svima testovima zajedniko je sljedee: primjenjuju se pri

povienim temperaturama jer je stopa reakcije za stvaranje nitroznih gasova znatno viapri visokim nego na niskim temperaturama. Da bi se usporile ove reakcije razgradnje,nitroceluloznom gorivu dodaju se razliite vrste tzv. stabilizatora.

Osim opasnosti od spontanog paljenja koja pokazuje granicu bezbjednog vremenapouzdane primjene, vijek upotrebljivosti goriva je od primarne vanosti jer se ovdjeodreuju granice kriterija unutranje i vanjske balistike.

Procjena s obzirom na bezbjednost i vijek upotrebe dovodi se u ukupni kontekst kontrolemunicije. Slijedea poglavlja odnose se na testove skladitenja pod visokim temperaturama,kao i hemijske i fizike reakcije.


6/44

2

2 NAJEI TESTOVI ZA ISPITIVANJE GORIVA PRIVISOKIM TEMPERATURAMA

2.1 Metilvioletni (MV) test (Ameriki termijski test; 120 i 134,5C)

U ovom testu, koji je razvijen u Americi 1920. godine iz drugog testa poznatog kaoNjemaki test (testiranje vidljivih nitroznih gasova na 135 C), vizuelni pregled nitroznihgasova zamijenjen je testiranjem uz upotrebu papirne trake, impregnirane s metilvioletom.Ovaj test se obavlja na 134,5 C za nitrocelulozni i jednobazno gorivo, odnosno na 120 C zaviebazno gorivo. Na kraju testa ljubiasta mijenja boju u plavozelenu, a zatim lososruiastu. U sluaju stabilne nitroceluloze (NC) ne bi trebalo da doe do promjene bojenakon manje od pola sata. Za jednobazna goriva, ne bi trebalo da doe do promjene bojenakon manje od 40 minuta i za viebazna goriva, nakon manje od 60 minuta. Ovimtestovima se mogu otkriti samo visokonestabilni prahovi, pa ste stoga isti rijetko koristi,npr. za prihvatne testove za poznate vrste goriva.

Sl. 2 Priprema uzoraka za metilvioletni test prije promjene boje kod termijskog testa

Sl. 3 Metilvioletni test nakon promjene boje

2.2 Bergmann-Junkova metoda

BergmannJunkov test je metoda koju su 1904. godine razvili Bergmann i Junk za testiranjehemijske stabilnosti nitroceluloze. Takoer, ista je naknadno koritena za testiranjejednobaznih goriva. Epruveta u kojoj je sadran uzorak za testiranje, uz prateu posudu,

grije se dva sata na 132 C (nitroceluloza) ili pet sati (jednobazno gorivo). Po zavretkupostupka zagrijavanja, uzorak se estrahira s vodom, a epruveta se puni vodom do oznakeza 50 ml na posudi. Solucija se potom filtrira, a sadraj duikovih oksida odreuje seSchulzTiemannovom metodom za izdvojeni zaostatak filtrata. Kljuni nedostatak ovemetode je da se duikovi spojevi samo djelomino apsorbuju u vodi, pogotovu jer seosloboa atmosferski kisik koji je zaostao u epruveti tokom zagrijavanja ili se potiskujeugljinim dioksidom koji se javlja na povrini goriva. tavie, rezultati variraju ovisno ozapremini koritenog uzorka, budui da se epruvete popunjavaju do oznake razliitimkoliinama vode kod elatinastih i poroznih prahova.

Siebert je 1942. godine predloio koritenje H2O2 umjesto vode kao apsorpcijskog medija.Takoer je sugerirao potrebu redizajna koritenog aparatusa, kako bi se izbjegao gubitakgasova koji se javljaju prilikom uklanjanja posude. Prema novom dizajnu, posuduzamijenjuje dodatak velike zapremine (vie od 50 ml), nalik na fermentacijsku epruvetu,


7/44

3

koja se ne mora skidati tokom ekstrakcije uzorka. Na taj nain, omogueno je kvantitativnoutvrivanje osloboene NO, ak i u velikim koliinama. Siebert je takoer predloio da seukupna kiselost odreuje titracijom u odnosu na N/100 NaOH, u prisutnosti Tashirovogindikatora. Na taj nain mogue je testirati i dvobazno gorivo. Test se provodi na 115 C, atrajanje zagrijavanja je 8 ili 16 sati, ovisno o nitroglicerinskom sadraju uzorka.

Tokom pohranjivanja u termostatu,fermentacijska cijev je opremljenazaptivaem koji ima boni gornji otvor zaoslobaanje od pritiska. Prilikomhlaenja i uklanjanja iz pe, zaptiva sekoristi kod fermentacijske epruvete zauzimanje uzorka.

Sl. 4 Fermentacijska epruveta prema Bergmann - Junkovoj metodi

2.3 Holland test

Holland test je metoda koju je 1927. godine razvio Nizozemac Thomas za utvrivanjehemijske stabilnosti goriva. Parametar koji se odreuje ovom metodom je gubitak teine dokojeg dolazi nakon 72 ili 150 sati zagrijavanja na 105 C (viebazno gorivo) ili na 110 C(jednobazno gorivo). Taj gubitak, nakon to se oduzme gubitak koji je nastao nakon prvih 8sati zagrijavanja, ne smije prelaziti 2%. Prednost ovog testa je da se odreuju ne samoduikovi oksidi, ve i svi drugi razgradivi elementi goriva pogotovu CO2 i N2. U cilju radau testnim uvjetima koji se mogu ponoviti, koriste se precizne epruvete istog tipa sazaptivaima, a koje su opremljene kalibriranim kapilarama. Budui da je temperaturazagrijavanja prilino visoka, posebno za viebazna goriva, W. Siebert je predloio

utvrivanje gubitka teine na nioj temperaturi, umjesto da se ogranii trajanjezagrijavanja, s tim da se postupak nastavlja sve dok se ne pojavi odreeni autokatalizator ilineki drugi oiti produkt razgradnje. Ovaj test, koji se provodi na 90 C, 75 C i 65 C takoerse moe koristiti kako bi uputio na smanjenje u stabilnosti primjene (roku trajanja) goriva.

2.4 Vakumski test

Ovaj test razvijen je u SADu i usvojen je od strane nekoliko zemalja, te predstavljamodifikaciju Taliani testa, u kojoj se gasoviti produkti reakcije odreuju zapreminskiumjesto mjerenja pritiska. Test, koji se provodi na 100C za jednobazno gorivo i na 90C za

viebazno gorivo, obustavlja se nakon 40 sati, za razliku od Taliani testa, koji se prekidanakon to se postigne odreeni pritisak ili zapremina. Vakuum test se koristi za testiranjekompatibilnosti i primjenjuje se kao tzv. test reaktivnosti. Kompatibilnost izmeu


8/44

4

eksploziva i kontaktnih materijala (ljepilo, lak, itd.) testira se utvrivanjem gasova koji seoslobaaju samo kod eksploziva, samo kod kontaktnih materijala i kod oba zajedno. Mjerakompatibilnosti (reaktivnost) je razlika izmeu zbira koliine osloboenog gasa za svakukomponentu zasebno i koliine gasova dobivene nakon zajednikog skladitenjaeksplozivnih i kontaktnih materijala. Ako ta razlika iznosi izmeu 3 i 4 ml, kompatibilnostse smatra nesigurnom, a za iznad 5 ml, dva materijala su nekompatibilna.

Konvencionalni ureaj za vakuum test stekuom ivom u svojstvu tekuine zazatvaranje. Zbog visoke toksinosti ive, ovametoda je gotovo u potpunosti odbaena,zbog postojanja alternativnih netoksinih iraspoloivih ureaja za upotrebu.

Mjerenje vakumom je isto fiziki test iprimjenjuje se u skladu s Piranijevommetodom.Rezultati su usporedivi s metodom kojakoristi ivu.

Sl. 5 Vakuum -stabilizator

2.5 Hemijska otpornost na 90C i 75C

Uzorak je spremljen u dio predvien za zagrijavanje, koji se koristi i kod Holland testa,odnosno termostat s metalnim blokom ili parno kupatilo na 90 C ili 75 C do odvajanjasmee pare ili sve do naglog pada teine (autokataliza). Gubitak teine uzorka odreuje sevaganjem u redovitim intervalima. Vrijednosti su zabiljeene na dijagramu u odnosu naperiod skladitenja. Ova metoda omoguava relativno brze rezultate. Na 90C, u periodumanjem od 40 dana mora doi do autokatalize. Stoga je mogue testirati veliku koliinu

uzoraka s dovoljnim kapacitetom pei. Optimalna reprodukcija postie se povezivanjemkompjutera s odgovarajuom procjenom podataka.


9/44

5

Sl. 6 Gubitak teine na 90C kao vremenska funkcija

Sl. 7 Krivulja na lijevoj strani pokazuje zbirni gubitak teine.

Krivulja na desnoj strani pokazuje gubitak teine/2 dana, tj. diferencijalni prikaz lijevekrivulje. Relevantni dijelovi lijeve krivulje prikazani su na nain koji je lake razumjeti, kaoto je npr. gubitak volatilnih komponenti (voda i zaostaci otapanja) unutar prva etri dana.Takoer je izraeniji dio autokatalitike razgradnje.

2.6 Nadzorni test na 65.5C

Gorivo se pohranjuje na 65,5 C do pojave vidljive smee pare. Vremenski period do pojavenavedene smee pare izraava se u danima i predstavlja mjeru za hemijsku stabilnost.Odmah po pojavljivanju smee pare, iz skladita se uzima drugi uzorak i postavlja na65,5C, tako da je vrijeme do pojave smee pare kontinuirano prikazana kao funkcijavremena skladitenja na 21C.

Pored toga, svaka dva mjeseca odreuje se procentualni gubitak teine.

Ovaj test je vrlo znaajan u odnosu na sigurnost skladitenja i municije jer je gorivopraktino pohranjen u stvarnim uvjetima. U usporedbi s temperaturom skladitenja od cca.10C, oito je ubrzano starenje. Testna temperatura od 65,5C osigurava vrijednostiautokatalitike razgradnje u vremenskom okviru koji je jo uvijek prihvatljiv.


10/44

6

Sl. 8 Kao to je prikazano na grafikonu s lijeve strane, lijevi dio prikazuje tipi ne krivulje stabilnosti nekih vrsta goriva. U gornjem desnom dijelu prikazana je testna jedinica za 65,5C,

s bocama primijenjenog uzorka. Ispod je uve ani prikaz dvije boce uzoraka, od kojih jedna sadri sme u paru.

2.7 Kalometrija toplinskog toka

Uvod

Utvrivanje hemijske stabilnosti jednobaznog i viebaznog goriva (TLP, FTS) na osnovunitroceluloznih/tekuih estera duine kiseline/nitrogvanidin.

Na ela

Vrijednost proporcionalna stopi razgradnje goriva u reakciji; specifina stopa proizvodnjetoplote (tj. toplota razgradnje proizvedene iz goriva po jedinici vremena i mjerenja)odreuje se u odnosu na temperaturu. Energija aktivacije i vrijednost proporcionalnapreeksponencijalnom faktoru izraunava se primjenom bezmodelne kinetike (procjena isoa) prema Arrheniusu. Ovi kinetiki podaci ine osnovu za izraune termike simulacije kojepruaju informacije u vezi s kritinim podacima spontanog zapaljenja zbog akumuliranjetoplote.


11/44

7

Sl. 9 Toplinski tok kalorimetra za kontinuirano biljeenje protoka toplote na nekoliko uzoraka

goriva

Sl. 10 Dva uobi ajena uzorka boca s gorivom


12/44

8

3 REAKCIJA STABILIZATORA

Dostupni stabilizator za nadzor goriva i dvobazna vrsta goriva predstavlja vanukarakteristiku za procjenu stabilnosti. Meutim, na proces starenja stabilizatora ili gorivaukazuju ne samo apsolutni koncentrati, ve i produkti reakcije ili derivati nastali tokom

skladitenja.3.1 Reakcije difenilamena (DPA)

Za proces starenja difenilamena (stabilizirano gorivo) provedena su intenzivna i temeljitaistraivanja. Inicijalne kvalitativne i kvantitativne ocjene derivata difenilamena uglavnomsu provedene pomou tankoslojne kromatografije (TLC). Kasnije je takoer koritenavisokotlana tekuinska kromatografija (HPLC), premda u manjoj mjeri. Kada je rije oderivatima difenilamena, obrauje se samo TLC metoda. Na prikazu u nastavku navedenisu razliiti derivati difenilamena. Derivati DPA oznaeni utom bojom, otkriveni su tokom

skladitenja uz pomo testa na 65,5C. Tokom autokatalitike razgradnje, generiraju setetra, penta i heksa DPA. Konano, javlja se molekularna fisija za pikrinske kiseline.

Sl. 11 Nitroderivati difenilamena


13/44

9

Spojevi koji su prikazani u nastavku ve postoje u svjee proizvodenom gorivu. Udiodifenilamena procentualno iznosi cca. 85 molarne mase (Mol%), a ostatak ine prikazaniderivati, od kojih je veina NnitrozoDPA.

Sl. 12 Derivati difenilamina u svjee proizvedenom gorivu

Sl. 13 DC -skener za automatsko mjerenje DC - plo a u remisiji

U svrhu ispitivanja formiranja DPAderivata pri povienim temperaturama, na 65,5Ctestirano je 1000 uzoraka sitnozrnastog manevarskog goriva, odnosno1. 500 uzoraka od 1 g goriva od ega je svaki u epruveti od 20 ml s zaptivaem kojiomoguuje isuivanje ili pristup zraka, 2. 500 uzoraka od 1 g goriva od ega je svaki uzapeaenoj epruveti od 20 ml kako bi se izbjeglo isuivanje ili pristup zraka.

Uzorci su uzeti u redovitim intervalima i mjereni prema gore navedenim uvjetima pomouDCskenera.


14/44

10

Sl. 14 Grafikon koncentracija DPA-derivata na 65,5C u epruvetama s zaptiva em prikazanim pomo u vremenske funkcije.

Prikazani grafikoni pokazuju brz pad difenilamena uz istovremeno formiranje NnitrozoDPA, 4nitroDPA i 2NitroDPA. Dok je omjer tih spojeva dalje u porastu, javlja se 4,4'DinitroDPA. Dalje slijede DinitroDPAderivati poput 2,4'DinitroDPA. S padom mononitroderivata, javlja se 2,4,4'TrinitroDPA. TetraNitroDPA pojavljuje se tek nakonprisustva trinitrodifenilamena u veim koliinama.

Sl. 15 Grafikon koncentracija DPA-derivata na 65,5C u otvorenoj epruveti prikazanim pomo u vremenske funkcije.

Upadljivo je da su i smanjenje DPA i formiranje i smanjenje narednih derivata u prvoj faziutovara grupirani po kraim intervalima u usporedbi s testnim serijama s normalnimepruvetama. Procesi se izvravaju dvostruko bre u ovoj fazi, a to je posljedica tekuegsadraja zaostalog u prostoru reakcije. Meutim, poveani nedostatak kisika poinjeutjecati na kvantitativne sekvence sljedeih reakcija: Nakon otprilike 300 dana postoje tekneznatne promjene u odnosu na dotadanje korake nitriranja. Obje serije testova pokazujuisti zamjenski slijed kao i mono, di i trinitro derivati.


15/44

11

3.2 Reakcije etil centralit stabilizatora (CI)

Stabilizator etil centralit se gotovo iskljuivo koristi kod goriva koji sadri nitroglicerin ukoncentracijama od 1% do 6% (DPA cca. 1%).

U nastavku su prikazani razliiti mogui, ali i dokazani derivati ovog stabilizatora. Praksa jepokazala da je poznavanje nekoliko spojeva dovoljno za ocjenu stabilnosti goriva. To su:

Etil centralit NnitrozoNetilanilin 4nitroetil centralit.

Sl. 16 Etilcentralit

2,2,4,4-Tetranitro-centralit

2,4,4-Trinitro-centralit

2,2-Dini tro-central it 2,4-Dinitro-central it 2,4-Dini tro-central it 4 ,4-Dini tro-central it

2-Nitro-centralit 4-Nitro-central it

Ethyl-centralit

N-Ethyl-4-nitro-anilin

N-Nitroso-N-Ethylanilin1N-H-Ethyl-centralitN-Ethyl-2-nitro-anilin

N-Ethyl-2,4-dinitro-anilin

N-Ethyl-2,4,6-trinitro-anilin

N-Nitro-N-Ethyl-2,4,6-trinitro-anilin

1,3,5-Trinitro-benzol

1,3-Dinitro-benzol

Nitro-benzol

N-Nitroso-N-Ethyl-2-nitro-anilin

N-Nitroso-N-Ethyl-2,4-dinitro-anilin

N-Nitroso-N-Ethyl-4-nitro-anilin


N-Ethyl-2,4-dinitro-anilin


2-Nitro-anilin

2,4-Dinitro-anilin

4-Nitro-anilin

2-Nitro-phenol

2,4-Dinitro-phenol

4-Nitro-phenol

Pikrinsure

ETHYL-CENTRALIT

Nitro-Derivate des Ethyl-centralits

Nitro-Derivate des 1N-H.Ethyl-centralits

Nitro-Derivate des N-Nitroso-N-ethyl-anilins

Nitro-Derivate des N-Ethyl-anilins

Nitro-Derivate des Anilins

Nitro-Derivate des Phenols

Nitro-Derivate des Benzols

In der M

(mit NO2 ) (mit NO2) (mit NO2)(nur mit NO2)

(nur mit NO2)

(nur mit NO2)

(nur bei hohen Temperaturen)(nur bei hohen Temperaturen)

1N-H-4-Nitro-centralit

1N-H-4,4-Dinitro-centralit

1N-H-4-Nitro-centralit


16/44

12

Na grafikonu je mogue sasvim jasno prikazati razgradnju etil centralita na 90C.Usporedba s testom gubitka teine na 90 C pokazuje da autokatalitika razgradnja poinjes nestankom 4nitroetil centralita.

Sl. 17 Razgradnja etil centralita na 90C

Sl. 18 Gubitak teine goriva s visokim sadrajem nitroglicerina (Etilni centralit 2%, 44% NGL)

Gornji grafikon prikazuje gubitak teine goriva s visokim sadrajem nitroglicerina uusporedbi sa stabilizatorom razgradnje na prethodnom grafikonu. Dio autokatalitikerazgradnje tano odgovara nestanku 4nitroetil centralita.


17/44

13

3.3 Reakcije akardita II (AK II)

Akardite II kao stabilizator formira gotovo identine derivate kao i difenilamen pripovienim temperaturama do djelominog oslobaanja N(C6H5)2grupe, ali skoncentracijama od samo 10% do 15% u odnosu na one kod difenilamena.

Sl. 19 Akardit II


18/44

14

4 BRZI TEST ZA PROCJENU STABILNOST NA LICU MJESTAZA GORIVA I DVOBAZNAVRSTA GORIVA POMOUTANKOSLOJNE KROMATOGRAFIJE (TLC)

4.1 Vrste goriva

Jednobazno gorivo , napravljen od:

Nitroceluloze Stabilizatora

Dvobazno gorivo / dvobazno vrsto gorivo , napravljen od:

Nitroceluloze Nitroglicerina i/ili diglikoldinitrata Stabilizatora

Trobazno gorivo , napravljen od:

Nitroceluloze Nitroglicerina i/ili diglikoldinitrata Nitrogvanidina Stabilizatora

Stabilizator je zajedniki kod sva tri tipa.

Koja je uloga stabilizatora?

Goriva proizvode nitrozne gasove nitrozni gasovi uzrokuju ubrzano raspadanje do autokatalize autokataliza moe izazvati samopaljenje zadatak stabilizatora je vezanje nitroznih gasova kako bi se sprijeila ili odgodila

autokataliza (nita ne traje vjeno)


19/44

15

4.2 Uobiajeni stabilizatori

Sl. 20 Centralit I, MW 268,4 Sl. 21 Centralit II, MW 240,3

Sl. 22 Akardit II, MW 226,3 Sl. 23 Difenilamin, MW 169,2

Sl. 24 Osnovni nacrt za pripremu TLC plo e 10 x 10 cm


20/44

16

Sl. 25 TLC plo a u komori za razvoj

Sl. 26 TLC plo a nakon razvoja i nanoenja reagensa

Sadraj stabilizatora u uzorku (P) ocjenjivat e se u usporedbi s referentnim V3a i V3b.


21/44

17

Sl. 27 Rezultati do kojih je Bundeswehr doao sa ovom opremom u Kambodi

Stabilizerconcentration

1.00

0.75

0.50

0.25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

samples

Kampong SpeuDepot K- 86

Battambang(MR 5)

PhnomKroam(MR 4)

Stabilizerconcentration

1.00

0.75

0.50

0.25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

samples

Kampong SpeuDepot K- 86

Battambang(MR 5)

PhnomKroam(MR 4)


22/44

18

5 ISPITIVANJA ELATINIZACIJE NITROCELULOZE SRAZLIITIM STABILIZATORIMA

Slu aj:

Destabilizirana zrnca goriva predstavljaju katastrofalne vrijednosti u smislu stabilnosti

Sl. 28 Kod testa na 90C za gubitak mase, vrijeme do autokatalize je bilo 2 do 4 dana umjesto

22 do

24

dana,

to

je

uobi

ajeno

vrijeme

promatranja.Kvalitativna

analiza

50

pojedina

nih

zrna daje rezultate gdje nijedan stabilizator nije identifikovan u 7 zrna.

Sl. 29 Gorivo nakon 7 dana skladitenja na 90C i uklanjanje grafitnog sloja. Bijela zrnca (9%) ne sadre nikakve stabilizatore.


23/44

19

Sl. 30 U prolosti se pretpostavljalo da se barem u slu aju manjih zrnaca goriva proces balansiranja odvija izme u dobro i loe stabiliziranih zrna putem me uprijenosa. Me utim,

to se ti e ovog slu aja, ovakve pretpostavke su se nesporno pokazale pogrenim.

Zahtjev u odnosu na koji se mora izmjeriti stabilizator je stoga: to je mogue finijadisperzija u matrici nitroceluloze, to znai molekularna disperzija. Da bi se postigla ovamolekularna disperzija kod nitroceluloze, u naelu, stabilizator mora biti topiv unitrocelulozi. Takva topivost je mogua samo ako stabilizator za nitrocelulozu istovremenodjeluje kao elatinizator.

Iskljuivo stabilizatori su [1]:

Difenilamen Akardit I

Stabilizatori koji su istovremeno i elatinizatori su:

Centralit I Centralit II Centralit III Akardit II Akardit III

Testovi elatinizacije

ta zna i elatinizacija?

Interakcija izme u stabilizatora i nitroceluloze, tj. me usobna topivost.

Uobi ajeni raspon autokatalize za ovu vrstu

goriva


24/44

20

U cilju dobivanja nalaza, sljedei stabilizatori, koji su svi do sada poznati u praksi, koritenisu u ispitivanjima:

Difenilamen Trifenilamen (novi) Centralit I Centralit II Akardit II

5.1 Postupak ispitivanja

100 mg svakog stabilizatora + 1 g nitroceluloze u 50 ml u Erlenmajerovoj tikvici

20 ml dodatnog diklorometanoma

24 sata na pokretnoj platformi

Nitroceluloza izvaena iz tikvica i osuena na zraku

Zapaanja pod svjetlosnim / stereo mikroskopom

Nakon to su osuena na zraku, tako pripremljena nitroceluloza vlakna ispitivana supomo u stereo mikroskopa, a rezultati vezani za njihov izgled su sljede i:

Stabilizator Izgled

Nitroceluloza (NC) Nema transparentnosti

NC + Difenilamen Nema transparentnosti

NC + Trifenilamen (novi) Nema transparentnosti

NC + Centralit I Manja transparentnost

NC + Centralit II Manja transparentnost

NC + Akardit II Staklasta transparentnost


25/44

S

Sl

S

ika 31. Ne

ika 33. Nit

ika 35. Ne

retirana n

oceluloza

retirana n

troceluloz

Centralit

troceluloz

I

Slika 32.

Slika 3

Slika 36.

Nitrocelul

. Nitrocelu

Nitrocelul

za + difen

loza + Aka

za + difen

21

lamen

dit II

lamen


26/44

Sl

Sljedemikros

deformomenikakv

S

5.2 T

Kao reizme

Zbog sveza ssprjeaNavedvremetakoeraspri

U sluAkardi

ika 37. Nit

e slike brkopskom

aciju nitrtu kada jeplastina

ika 39. Nit

eorija o

ultat ela NC molek

oje baznosulfonskiva odvajano takoa i zatomogu bit

vanje u ac

ju da NOII s mini

oceluloza

. 39 i 40poveanju

celulozniuzet uzordeformaci

oceluloza

tjecaju

inizacije,ula.

sti, Akard grupama

nje NO or moe ogotovo

i razlog ztonitril pr

ipak budalnom ud

Centralit

pokazujuod 100x.

vlakana,k za skenija za vlakn

+ Akardit I

kardita I

kardite II

t II neutrkiselina,

samogjasniti zaema idento je rela

aeno talo

odvojenljenosti kr

I

nitroceluPosebno

to je rezranje elekt a tretirana

I

se predst

lizira joSO3H + Hoetka,

to se sadtificiranihtivno tek enjem s v

tokom vretanja.

Slika 3

lozna vlaslika 14.

ultiralo mronskimsvim drug

Slika 4

vlja homo

vijek posNR2 > R to garaj Akarnitroderi

o izvui Adom daje

mena, isti

. Nitrocelu

ana tretirrikazuje

anjim konikroskopoim stabiliz

. Nitrocelu

geno/u m

ojee ost O3+ H2ini primaita II jedata. (Djelardit II. S

prihvatljiv

moe biti

loza + Aka

ana Akarekstremn

taktnim pm. Nije idatorima.

loza + Aka

lekularno

tke kiseliR2, amin

rnim staba i smanj

omino ioamo finoe vrijedno

uhvaen

22

dit II

itom IIplastin

itiskomntificiran

dit II

disperzij

a (ionskii), ime silizatorom.uje tokonske vezruenje ilti.)

i vezan z


27/44

23

U sluaju difenilamena ili trifenilamena, koji nemaju svojstva elatinizacije, te su stogasekundarni stabilizatori, NO bi trebao prei vee udaljenosti da bi doao do diskretnihkristala na kojem bi onda mogao inicirati ili izazvati nastavak autokatalistine NOseparacije, prije nego doe do stabilizatora kristala.

5.3 Predvianja u skladu s Arrheniusom

Oito, izvrsna stabilizacijska svojstva Akardita II su rezultat dobrog uinka elatinizacije nanitrocelulozu (molekularna disperzija) ak i na sobnoj temperaturi (20). Dakle, akotopljivost ili drugim rijeima molekularna disperzija / mobilnost u nitrocelulozi predstavljakljuni faktor, postaje jasno zato su svi do sada provedeni prediktivni izrauni na temeljudrugih stabilizatora dali nerealno visoke vrijednosti (ivotni vijek od nekoliko stotinagodina, ak i do hiljadu godina!)

U naelu, ovi prediktivni izrauni temelje se na izraunu regresije na temperaturamaizmeu 70C i 90C (iznad take taljenja stabilizatora), kada se stabilizatori javljaju u

tekuem, tj. mobilnom obliku. Tako je pogreka u do sada provedenim prediktivnimizraunima nedopustiva regresija izvan granice vrste i tekue faze. Stabilizatori su dalekouinkovitiji u tekuoj fazi (moda ak i mogu pokazati svojstva primarnog stabilizatora).Meutim, ispod granice tekue i vrste faze, tj. u vrstoj fazi, stabilizirajui uinak sedramatino smanjuje, a to slui da se objasne razlike izmeu svih ranijih proraunaivotnog vijeka i vrijednosti utvrenih u praksi.

Sl. 41 Predvi anja u skladu s Arrheniusom

Regresijske vrijednosti na 20 daju ivotni vijek od 1.030 godina, dok se vrijednost koja sezapravo mjeri iznosi samo cca. 25 godina. Sudei samo na osnovu ovih brojki, stabilizator usvom krutom obliku nema vie od 2,4% od svoje uinkovitosti, u odnosu na tenu fazu. Niti


28/44

24

jedna do sada izraunata regresijska vrijednost nije ni dola blizu vrijednosti promatrane uskladitu!!!!

Zakljuak: Izrauni predvianja u svim zemljama:Neka bude!!!

Sl. 42 Starenje dva tipa goriva na 65.5 C, sa stabilizatorom difenilamin (gore) i akarditom II (dole)

Za proizvoaa goriva, elatinizirajui uinak stabilizatora na proizvodnoj temperaturimoe biti od znaaja, dok je za nadzor municije relevantan samo elatinizirajui uinak uuslovima skladitenja.

Trenutno je jedino Akardit II u potpunosti zadovoljio ovaj zahtjev.Racionalno gledano, ne postoji nita to bi se moglo uzeti kao razlog da se difenilamen ilitrifenilamen ne zamijene Akarditom II.

5.4 Usporedba primarnih i sekundarnih stabilizatora

Primarni stabilizator (Akardit II) sprjeava odvajanje NO Sekundarni stabilizator (difenilamen) vee samo odvojeni NO

Stoga: uvijek je bolje sprijeiti odvajanje NO nego vezivati odvojeni NO.Ili op enito : spreavanje poara je uvijek bolje nego gaenje vatre.


29/44

25

6 MIGRACIJA NITROGLICERINA KOD DVOBAZNOG GORIVAIZ NAVODEIH PROJEKTILA

Sa starenjem motora projektila s dvobaznim pogonskim punjenjem, mogue je primjetitiporast migracija komponente goriva u odnosu na izolaciju goriva unutar motora

navoenog projektila. Komponente goriva kontinuirano se ire kroz cijelu strukturuizolacije do konane pojave ovih komponenti na povrini izolacije u formi eksudata.Nitroglicerin osobito pridonosi promjeni u svojstvima toplinske izolacije goriva zbogsvojstva ubrzanog sagorijevanja istog. Nitroglicerin izluen na povrini izolacije dovodi doznaajnih sigurnosnih rizika u odnosu na skladitenje i spaljivanje motora projektila, toak moe dovesti do njihovog unitenja. U ovom radu opisuje se migracija nitroglicerina uizolaciju goriva, koja je posebno opasan kod sagorijevanja zadnjeg kraja punjenja.Koeficijenti difuzije nitroglicerina kod goriva i izolacije izraunati su na temeljukoncentracije profila nitroglicerina. Ove brojke se mogu koristiti za izraun i/ilipredvianje priblinog broja puta do momenta stvaranja opasnih eksudata.

Problem: Eksudati na gorivama navodeih projektila

Nakon skladitenja tokom vremenskog perioda dueg od 15 godina, na izolaciji koddvobaznog pogonskog punjenja za razliite motore projektila pronaeni su eksudati.Provedena statika ispitivanja ispaljenja u okviru procesa nadzora municije nekoliko putasu rezultirala unitavanjem loita kod ovih pogonskih punjenja.

Sl. 43 Zadnja strana kod goriva navo enog projektila 1. s izlu evinama i loitem unitenim

tokom spaljivanja

Na slici 44 vidljivo je gorivo kod drugog navoenog projektila s poveanjem formacijeeksudata s lijeva (zadnji kraj) na desno (prednji kraj/glava). Druga fotografija prikazujeselektivno poveanje prednjeg kraja.


30/44

26

Sl. 44 Gorivo kod navo enog projektila 2 s eksudatima na povrini

Razlog ovakvom gradijentu eksudata jeste kontinuirano smanjenje u sloju debljine izolacije

goriva od zadnjeg dijela ka podruju glave.Koncentracijski profili komponenti goriva utvreni su tako to je uklonjen sloj po slojizolacije i samo gorivo.

Sl. 45 Zadnji i prednji kraj nakon uklanjanja slojeva

Diskoloracije unutar izolacije uzrokovane su migriranim stabilizatorom 2nitrodifenilamenom. U zadnjem dijelu (lijevo), jo uvijek postoje neka isto bijela podruja. U

podruju glave (desno), meutim, promjene boje kod izolacije mogu se nai du cijeledebljine. Debljina sloja izolacije u podruju glave je samo jedna treina debljine zadnjesekcije.

S tim u vezi, od posebnog interesa je bio nitroglicerin koji je visokoenergetski i osjetljiv naudare. Sljedei grafiki prikazi sadre krivulje koncentracija komponenti goriva unutarizolacije istog.


31/44

27

Sl. 46 Profili koncentracije unutar izolacije i goriva u zadnjoj sekciji

U zadnjem dijelu, mogue je primjetiti izraen koncentracijski gradijent za nitroglicerin odblizine goriva do ovoja izolacije. Slino koncentraciji komponenti unutar izolacije, postoji

znaajan koncentracijski gradijent za nitroglicerin na prelazu na izolaciju kod goriva.

Sl. 47 Koncentracijski profili unutar izolacije i goriva u dijelu glave

Ravnotea koncentracije ve postoji izmeu obje komponente u podruju glave izolacije.Koncentracijski gradijent nitroglicerina unutar goriva, kao i kod zadnje sekcije, uzrokovanje gubitkom materijala zbog migracija u izolaciju.

Budui da se sloj debljine izolacije kontinuirano smanjuje od zadnjeg dijela ka glavi,poetno formiranje eksudata je lako povezati s odreenim slojem debljine; debljina je 7,0mm.

Na tom mjestu, koncentracija nitroglicerina unutar izolacije je 4,50% na ivici goriva i 2,77%na vanjskom omotau. Dakle, omjer kritine koncentracije Cx/C0 za poetnu eksudaciju je 2,77/4,50 = 0,62. Za gorivo prikazano na slici br. 43, omjer je bioCx/C0 = 0,68 i ostaje konstantan cijelom duinom ovog goriva jer je njegova izolacija imalakonzistentnu debljinu sloja od cca. 9 mm.


32/44

28

Sl. 48 Prijelaz na formiranje eksudata

Ukoliko postoje razliiti koncentracijski gradijenti u analiziranim podrujima, mogu seizraunati difuzijski koeficijenti koja su od velike vanosti za procjenu istorijatakoncentracijskog gradijenta.

6.1 Izraun difuzijskih koeficijenata

Izraun difuzijskih koeficijenata temelji se na Fickovom drugom zakonu.

ct

= Dc

x (1)

2

2

Postoje dva glavna difuzijska procesa:

a) Difuzija iz neogranienog izvora (difuzija uz stalnu povrinsku koncentraciju)

Ova difuzija ukljuuje stalan izvor koncentracije tokom procesa difuzije.Koncentracijski profili koji iz nje proizilaze opisani su pomou funkcije pogreke(erfc).

CxCo

= 1- erfc(x

2 SQR(Dt )) (2)

D =x

4k t (3)

2

2

Co = Izvor koncentracije

Cx = Koncentracija na poziciji x

D = Koeficijent difuzije (m/s)

K = Tabelarna vrijednost funkcije pogreke u odnosu na podruje 1F

t = Vrijeme difuzije (s)


33/44

29

b) Difuzija iz ogranienog izvora

Ova difuzija ukljuuje izvor koncentracije koji se kontinuirano smanjuje tokom procesadifuzije, npr. tokom kromatografskih procesa. Profili koncentracija koji iz nje proizilazeopisani su pomou integrala izvora (Gaussova krivulja).

Cx = Co EXP ( -x4Dt

) (4)2

(5) )logC-logC (

)x-(xt4

0.43=D

21

21

22

Potrebno je odluiti koju metodu koristiti za izraunavanje koeficijenta difuzije.

U pravilu, koeficijent difuzije treba biti neovisan od pravca difuzije kada je validan

iskljuivo jedan od oba procesa difuzije.Meutim, za sadanje koncentracijske profile razlika izmeu a) i b) vrijedi samo uogranienoj mjeri.

Kriteriji odluivanja dovodi do sljedeih odnosa:

Prema (3):

K =x

4Dt (6)2

2

Na osnovu gore navedenog, mogue je izvesti sljedee linearne funkcije:

y = a x + a (7)1 0

Izraunom regresije i prema strogoj validnosti, dobiva se nulta taka skladu s koeficijentomkorelacije r=1

D =1

4 a t (8)

1

prema (4), dobiva se sljedea jednaina:

y = a e (9) bx

koja takoer podlijee strogoj validnosti i isto tako mora rezultirati koeficijentomkorelacije r=1 nakon izrauna regresije

D = -1

4 b t (10)

Koeficijent korelacijer predstavlja kriterij za analizu, tj. primjenjuje se metoda s najviimkoeficijentom korelacije.


34/44

30

Openito, bilo koja mjerna toka unutar koncentracijskih profila moe se koristiti zaizraun koeficijenta difuzije. Meutim, budui da je krivulja koncentracija vrlo nepravilna,izraun regresije predstavlja veliku prednost i gotovo je nezamjenjiv.

Gaussova raspodjela u sljedeem obliku

Y = EXP(a2x2

+ a1x + a0)

moe se smatrati optimalnom funkcijom za podeavanje krivulje na temelju kojih jemogue izraunati koeficijente difuzije s odgovarajuim kriterijima odabira.U nastavku se ispituje samo proces difuzije unutar izolacije goriva kod navoenogprojektila 2 jer je ovdje mogue pratiti i analizirati prelaz sekcije bez eksudata u sekcijukoja iste sadri.

Tabela 1. Koeficijenti difuzije vrstih kompozitnih goriva

Tvar Koeficijent difuzije Izra un na osnovu:

Nitroglicerin 8,11 * 10-15 m/s Integral izvora

2 Nitro - DPA 1,41 * 10-15 m/s Integral izvoraTabela 2. Koeficijenti difuzije unutar izolacije goriva

Tvar Koeficijent difuzije Izra un na osnovu:

Nitroglicerin 7,16 * 10-14 m/s Funkcija pogreke

2 Nitro - DPA 1,13 * 10-13 m/s Integral izvora

Neto vei koeficijent difuzije nitroglicerina unutar izolacije u usporedbi s koeficijentomunutar pogonskog punjenja mora se ocijeniti negativno.

Za sve do sada pregledane izolacije pogonskog punjenja, proces difuzije nitroglicerina seuglavnom moe opisati pomou funkcije pogreke, tj. koeficijent difuzije e se izraunati nasljedei nain:

t4K x

=D 22

Stoga, put difuzije se moe izvesti kako slijedi:

Za ilustraciju procesa difuzije, putevi difuzije su izraunati za razliite omjere koncentracije(Cx/C0) za razdoblje do 30 godina metodom funkcije pogreke, te su prikazani unomogramu u nastavku.

Dt K x *2=


35/44

31

Sl. 49 Putevi difuzije izra unati za razli ite omjere koncentracije (Cx/C0) za razdoblje do 30 godina metodom funkcije pogreke

Sljedei nomogram pokazuje put difuzije nitroglicerina kao funkciju razliitih koeficijenatadifuzije za omjer koncentracije Cx/C0 = 0,55. Prema sadanjim saznanjima, eksudacija nijeprihvaena za ovaj omjer koncentracije.

Sl. 50 Put difuzije nitroglicerina kao funkciju razli itih koeficijenata difuzije za omjer koncentracije Cx/C0 = 0,55

Nomogram for the nitroglycerine diffusion inside the propellant insulationx =f(Cx/C0, t, D)

using the error functionD = 7.16 *10^-8 mm/s

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Diffusion path [mm]

C x / C O

1 year

3 years

6 years

9 years

12 years

15 years

18 years

21 years

24 years

27 years

30 years


36/44

32

Odreivanje hemijske stabilnosti provedene tokom postojeeg nadzora municije zadvobazna vrsta pogonska goriva, na temelju preostalog sadraja stabilizatora i testagubitka teine na 90C, nije do sada otkrilo nikakve rezultate koji bi sprijeili daljekoritenje ili skladitenje.

Meutim, statiki testovi izgaranja pokazali su da je dolo do stradanja loita ve 15

godina nakon proizvodnje, a koje je vjerojatno bilo uzrokovano migracijom nitroglicerina uizolaciju pogona s naknadnom formacijom eksudata. Prema tome, na funkcionalnubezbjednost i bezbjednost skladitenja dvobaznog vrstog pogonskog punjenja znaajnoutiu takve migracije, a ne mogui kritini uslovi hemijske stabilnosti. Takvi problemi kodstabilnosti nisu do sada primijeeni, te predstavljaju tek jedan aspekt nadzora, poredinternih i eksternih balistikih metoda ispitivanja. Dakle, oni su samo kriterij sekundarneanalize. Takoer, u sluaju povrinski obraenog pogonskog punjenja, difuzija agensa zapovrinsku obradu ka unutranjosti goriva, prije nego hemijska stabilnost, mogao bi bitiproces koji ograniava ivotni vijek (poveanje dinamike snage). Zakljuak: Iz sigurnosnihrazloga, neophodan je redovan nadzor svakih 5 godina u uvjetima skladitenja.Prognostiki izrauni prema Arrheniusu na temelju ispitivanja na visokim temperaturama s ekstrapolacijama u odnosu na temperature skladitenja (trajnostuglavnom> 100 godina) kontradiktorne su stvarnim vrijednostima i simuliraju nepostojeubezbjednost.

Procjena/predvi anja

Prema trenutnim saznanjima, na izolaciji za koeficijente Cx/C0 od 0,44 i 0,46 nisupronaeni eksudati. Za vrijednost 0,68, bile su vidljive vee koliine eksudata, to jerezultiralo unitenjem loita tokom spaljivanja. Nakon vizualnih i izraunskih procjena,kritini kvocijent za pokretanje formacije eksudacija iznosi cca. 0,62. Meutim, sigurnostiradi, treba odrediti vrijednost od 0,55. Ako pretpostavimo da su korelacije izmeu Cx/C0 iformacije eksudata reprezentativne za sva pogonska punjenja te vrste (s obzirom na oveograniene podatke), mogue je napraviti procjenu/predvianje pomou sljedeih formulaza period do mogue formacije eksudata:

D = x/(4t1K1) (1a) and D = x/(4t2K2) (1b)

Budui da su x i D konstante, jednaina (1a) je podijeljena sa (1b) kako bi se dobio sljedeijednostavan odnos za procjenu momenta poetka formiranja eksudata:

t2 = t1*(K1 /K2) (2)

t 1 = Starost pogona u momentu pregleda

t 2 = Vrijeme do poetka stvaranja eksudata

K1 = Tablina vrijednost u odnosu na Cx/C0 dobivenih iz postojeih mjerenja

K2 = 0,420 s tabelarnom vrijednosti za Cx/C0 = 0,55


37/44

33

Primjer (na temelju stvarnog mjerenja vrijednosti)

t 1 = 15 godina, C0 = 3,76 %, Cx = 1,67 %; Cx/C0 = 1,67/3,76 = 0,44; K1 = 0,538

t 2 = 15 godina*(0,538/0,420)

t 2 = 24,6 godina

Za izolaciju debljine 9,5 mm u zadnjem dijelu, formiranje eksudata e poeti nakon periodaod cca. 25 godina; meutim, kako izolacija postaje tanja, taj proces e poeti mnogo ranijeposebno u prednjem dijelu s izolacijom debljine 3,5 mm.

Rjeenje:

Ukoliko su dvobazna pogonska punjenja obloena difuzijskom barijerom i ako se izolacijaprimjenjuje naknadno, upotrebni vijek bi mogao biti znatno povean.


38/44


39/44

35

7.1 Alkalna hidroliza

Na ela metode

Zrnca goriva se hidrolitiki razgrauju u slojevima s 20% kaustine potae, u razliitovrijeme reakcije. Zatim se analizira nehidralizirani ostatak. Odabir vrste luine je od velikevanosti. Bakropis samo s luinom, bez povrinski aktivnih agensa i bez ultrazvune kade,moe na primjer dovesti do sljedeeg izgleda (slika 52) .

Sl. 52 Bakropis samo s luinom, bez povrinski aktivnih agensa i bez ultrazvu ne

kade

Sl. 53 U inak dodavanja povrinski aktivnih agnesa i ultrazvu nu kadu nepromijenjenim

uslovima

Zrnca goriva su fragmentirana na vanjske i unutranje cilindre. Ostaju povrinske zonetretirane dibutilftalatom, koje obino trebaju biti sastavljene hidrolizom.

Slika 53 pokazuje uinak dodavanja povrinski aktivnih agnesa i ultrazvunu kadu podnepromijenjenim uslovima.

Rezultati ovog fenomena su prikazani na sljedeem dijagramu.


40/44

36

Sl. 54

Nia

krivulja

sa

smanjenjem

koncentracije agensa povrinske obrade dibutilftalata u usporedbi sa

nehidroliziranim ostacima zrna ostatak pokazuje koncentraciju koja se o ekuje ili

koja je ispravna i podudara se s rezultatima prekida izgaranja.

Metoda

Individualni koraci koji se trebaju provesti su sljedei:

Tana doza od cca. 1 g goriva svaki iz 6 do 7 uzoraka od 100 ml u Erlenmeyerovetikvice, pri emu se mora uvati da je najmanje 30 zrna goriva ponderirano, tj. mogubiti potrebne vee doze.

Dodatak od 20 ml 20% kaustine potae (ukljuujui 1% PE 400)

Stavite sve uzorke u ultrazvunu kadu

Uzimanje uzoraka u razliitim intervalima (npr. 5, 10, 20 minuta i sl.) dok se cca.80% goriva ne raspadne hidrauliki. (Potrebni intervali uzimanja uzorka moraju se

odrediti empirijski za pojedine vrste goriva.) Izlijte kaustinu potau i destiliranomvodom nekoliko puta isperite ostatak goriva.

Dodajte 20 ml destilirane vode

Stavite u ultrazvunu kadu jo 10 minuta

Suite ostatke goriva 5 sati pri temperaturi od 80C

Ponovno vaganje ostataka goriva i izraun stepena razgradnje Analiza ostataka goriva pomou HPLC


41/44

37

Matemati ka obrada analize podataka

Za izraun koncentracije agensa povrinske obrade u odreenom stepenu razgradnjeprimjenjuje se sljedea formula:

CS = (1)

X = % nehidralizirani gorivo (ostaci zrna)

Y = % OBFagens u ostacima zrna

CS = % OFBagens u odgovarajuim fazama razgradnje X1 X2

Ukoliko je mogue prilagoditi par varijabli za odreene funkcije, preporuljivo jeprimijeniti odgovarajue funkcije u jednaini (1) za Y.

Iz jednaine (1) diferencijalna prezentacija za

lim X1 X2 X1*Y1 X2*Y2 = X * dy + dy dx = Co (2)

X1 X2 dx dx

CO = Lokalna koncentracija

Sada kada je lokalna koncentracija CO izraunata za razliite vrijednosti x, mogue jesainiti grafikon kontinuirane koncentracije agensa povrinske obrade.

Radi boljeg razumijevanja, takoer su prikazane koncentracije ostataka zrna u nekimfazama hidrolize za multiperforirana zrna, kao i odgovarajui koncentracijski profiliprema jednaini (1) i (2).

Sl. 55 Koncentracijski profil od ostataka goriva s vie rupa

212*21*1

X X Y X Y X


42/44

38

Sl. 56 Koncentracijski profili prema jedna inama (1) i (2)

Izra un lokalnih koncentracija C O , prema jedna ini (2) za izbor razli itihadaptacija krivulje.

a) Eksponencijalna adaptacija

Y = a*ebx

CO = a*ebx*(bx+1)

b) Linearna adaptacija

Y = a1*x + a0

CO = 2a1X+ a0

c) Gaussova adaptacija

Y = e a2x + a1x + a0

CO = e a2x + a1x + a0*(2a2x + a1x +1)


43/44

39

Provjera matemati ke ta nosti funkcija C O , jedna ine (2).

Povrina F1 na slici 4. prikazuje ukupnu koliinu agensa povrinske obrade za ostatkezrna. Povrina F2 pod funkcijom CO na slici 5 takoer moe odgovarati ovoj ukupnojkoliini.

Stoga vrijedi:x * y = CO dx

Za eksponencijalnu adaptaciju primjenjuje se sljedee:

x* a * ebx = a * ebx (bx +1) dx

x* a * ebx = a/b * (bx-1) + a/b* ebx = x* a * ebx

ime je tanost dokazana.Izra un geometrija goriva kao funkcija stepena hidrolize

U cilju utvrivanja koncentracijskih profila agensa povrinske obrade, mora se izraunatirazgraena snaga sloja geometrije goriva koja odgovara stepenu hidrolize. Za boljerazumijevanje obino koritena oznaka z za unutranju balistiku izgaranog dijela,zamijenjena je sljedeom formulom d %/100 % .

Ball powder (kao najjednostavniji primjer)

r0 = radijus prije hidrolizex = udaljenost razgradnje

d% = postotak gubitka teine nakon hidroliza

x = r 0 r 0 * %100/%13 d


44/44

8 LITERATURA

1) Meyer Explosivstoffe

2) M.A. Bohn: Prediction of Life Time of Propellants Improved Kinetic. Description of

the Stabilizer Consumption of Propellants, Pyrotechnics 19 (1994) 266269, Fraunhofer ICT, Pfinztal, D

3) M.A. Bohn: Ammunition Monitoring in Field Situations by Stabilizer Consumption an

Molar Mass Decrease as Predictive Tools, ICT 2006, V25, Fraunhofer ICT,

Pfinztal, D

4) A. Knott: Migrationshindernde Sperrschichten fr Doppelbasige Festtreibstoffe, ICT

1987, V41, BayernChemie GmbH, Aschau/Inn, D

5) I. Ruge: Halbleiterelektronik 4, ISBN 3540066268 Springerverlag 1975

6) H. Meier: Traceruntersuchungen ber Gesetzmigkeiten der

Phlegmatisatormigration in Treibladungspulvern Forschungsbericht,

DOK/BW/0051/74; BMVGFBWT 817

7) J. Wilken: Die Bestimmung von Oberflchenbehandlungsmitteln inTreibladungspulvern, ICT 1986, P44, WTD f. Waffen und Munition, Meppen, D

8) J. Wilken: Diffusionsvorgnge von Inhibierungsstoffen in

Treibladungspulveroberflchen nach thermischer Belastung, ICT 1993, P44, WTD f.

Waffen und Munition, Meppen, D

9) J.Wilken: Migration of Nitroglycerine in Double BasePropellants from Guided

Missiles, ICT 2008, V 18, WTD f. Waffen und Munition, Meppen, D

b. zecevic osnove stabilnost municije

Documents