Введение к работе
Актуальность темы. Проблема управления горением твердых топлив с помошью катализаторов горения чрезвычайно актуальна. Применением последних достигается возможность существенного расширения, диапазона регулирования баллистических характеристик топлив. Несмотря на то, что в настоящее время получены значительные результаты по влиянию, например, свинцовых катализаторов на горение, их использование в регулировании " скорости горения для применяемых и новых типов баллиститных топлив наталкивается на определенные трудности. Это ^связано с отсутствием непротиворечивой теории катализа горения топлива, в частности, соединениями свинца и особенно в составе смеси с другими катализирующими добавками. Поэтому изучение его механизма действия на горение, что зачастузэ, является главной задачей, следует рассматривать как одну из нерешенных проблем. Данное обстоятельство затрудняет целенаправленный поиск- (подбор) новых высокоэффективных модификаторов горения, создание оптимальной структуры и способов их активации. В этом аспекте изучение возможности катализа горения баллиститного топлива координационными соединениями кобальта, оксиды которого известны как активные катализаторы в реакциях при горении, представляет несомненный интерес. Между тем первичный акт-термического разложения некоторых координационных соединений кобальта, в частности, гексанитрокобадьтзта калия, протекает з интервале температур, близких к температурам 'оаерхностп горения топлива. При этом можно ссхидать с-бра-:-сзания активных продуктов распада и каталитического "'астия их з процессах горения. Необходимость изучения ..'.ійствия данной каталитической добавки как отдельно, так *: э сочетании с другими катализаторами на закономерности горения топлива очевидна.
3 связи с этим, целью работы явилось экспериментальное исследование закономерностей влияния оксида свинца, гексакитрокобальтата калия, сажи и их смесей на процессы термораспада, зажигания и горения баллиститного топлива.
Решались следующие задачи:
- изучить кинетику термораспада катализированного
топлива и его компонентов;
- исследовать влияние катализаторов на процесс зажи
гания топлива лучистым потоком;
исследовать тепловую структуру волны горения и спектр излучения пламени катализированного топлива;
- изучить влияние катализаторов на горение топлива в
широком интервале давлений и при различных начальных тем
пературах .
Работа выполнена в рамках вузовской программы по теме " Горенке конденсированных систем " / 1980 - 1995 гг., № гос. регистрации 01950001615 /.
Объект исследования : образцы высокоэнергетического Оаллиститного топлива ( 56 % коллоксилина, 4 0 % нитроглицерина, 3 % централита, 1 % вазелина ), содержащих б своих составах каталитические добавки как в отдельности, так и в сочетании между собой.
Научная новизна :
-
Выявлены основные особенности- термораспада катализированных топлив. Исследованы кинетические закономерности термораспада гексанитрокобальтата калия.
-
Методом интерференционной микроскопии впервые исследован реакционный приповерхностный слей принудительно погашенного топлива.
-
Исследовано-влияние катализаторов на закономерности зажигания топлива и определены кинетические константы из экспериментов по зажиганию лучистым потоком. Установлена корреляция между временем зажигания и скоростью горения катализированных топлив.
-
Экспериментально исследовано воздействие катализаторов на тепловую структуру волны горения топлива. Выявлена общность закономерностей действия исследованных катализаторов *на тепловые характеристики горения топлива.
5 Впервые экспериментально исследован катализ горения топлива гексанитрокобальтатом калия в широком интервале давлений.
6. Развита физическая модель катализа горения топлива оксидом свинца, основанная на изменении интенсивности
тепловыделения в реакционной зоне вблизи поверхности горения .
7. Впервые предложен механизм катализа горения топлива гексанитрокобальтатсм калия.
Методы исследования. Экспериментальные исследования, проведены методом деризатографического анализа, с помощью контрольно-измерительного комплекса ( датчик давления, измеритель временных интервалов и др.) и лазерной техники. Для изучения пространственно-временной структуры пламени и поверхности горения Оыли применены скоростная кинокамера, фоторегистратор и микроскоп; исследование спек-' тра излучения продуктов горения производилось с помощью сканирующего монохроматора. Распределение температуры з волне горения получено методом микротермопар. Скорость горения определялась з бомбе постоянного давления и манометрической бомбе.
Практическая значимость. Количественные данные и с-м-пирические соотношения, характеризующие огд-ельнке стадии термораспада, зажигания и горения,, предложены для расчета характеристик катализированного горения балдиститкого топлива. Разработан и создан прибор для одновременной регистрации электрических _сигналов и фотзраззертки з экспериментах по горению. Модифицированный дариант прсьльиїлен-ного противопожарного устройства может Сыть рекомендован для обнаружения ранних случаев зозгс'рання хоплиза..
Результаты диссертационной работы переданы страсдевьгл институтам для применения при' разработке нового класса зысокоэнергетическил теплив.
Диссертант выражает искреннюю благодарность Н. Н, Максимову за предоставленную возможность проведения экспериментов и оказанную з процессе работы псмсеь.
На запиту выносятся научные и экспериментальные результаты исследзёаний злиянйя катализаторов на процессы термораспада, зажигания и горения топлива.
Апробация, работы. Результаты диссертационной работы докладывались и г^сужеались на научных конференциях л семинарах Чувашского госуниверситета ( 1983-1995 гг. ), научных семинара;' ймйїШ ( Пермь, 1987-1995 гг. ), ХІІГ на-учно-тєчнілаїслт,-'. КЗЯференщга Пензенского артиллерийского
«;
училища ( 1965 г. ), XI-XIV Всесоюзных семинарах по электрофизике горения { Караганда, 1988-1989 гг., Чебоксары, 1990 г., Челябинск, 1991 г. ), II Всероссийском семинаре пс динамике пространственных и неравновесных течений жидкости г. газа ( Миасс, 1993 г. ) , научно-техническом семинаре Казанского училища ракетных войск ( 1994 г. ).
Публикации. По результатам работы имеются девять публикаций .
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.-Общий объем диссертации 200 страниц, включая 150 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 14 таблиц, 178 библиографических наименовании .
