Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền Nc - Ng - Dg và Nc - Ng - Dina

khi đó, đối với bề mặt cháy của thuốc phóng có chứa phụ gia, xúc tác cháy (hình 3.49 c) vẫn còn tương đối nhiều. Mặc dù, so với các áp suất 10 at, 40 at thì mật độ của nó có giảm đáng kể nhưng một số nhánh trên khung muội cacbon vẫn còn nguyên vẹn. Tại áp suất 100 at, nếu như bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy (hình 3.48 d) có cấu trúc khung muội cacbon còn lại rất ít thì ở bề mặt cháy của thuốc phóng chứa phụ gia, xúc tác cháy (hình 3.49 d), mặc dù khung muội cacbon không còn nguyên vẹn và có xu hướng bị “vỡ vụn” nhưng vẫn có nhiều khối hội tụ trên toàn bộ trên khung muội cacbon của nó. Qua kết quả nghiên cứu ở trên có thể thấy, khi có phụ gia xúc tác cháy, cấu trúc khung muội cacbon trên bề mặt cháy của thuốc phóng cho mật độ dày hơn và bền theo áp suất hơn so với khi không có phụ gia xúc tác cháy. 107 Khi không có phụ gia xúc tác cháy ở áp suất 40 at, khung muội cacbon của nó chỉ còn lại rất ít, trong khi đó nếu có phụ gia xúc tác cháy, đến áp suất 100 at cấu trúc khung muội mới bị vỡ vụn hoàn toàn và hình thành các khối hội tụ xúc tác. Như vậy, sự có mặt của phụ gia xúc tác cháy ngoài việc tăng mật độ cấu trúc khung muội cacbon ra thì nó còn có tác dụng làm tăng độ bền của các lớp khung muội trên bề mặt sản phẩm cháy của thuốc phóng theo áp suất. Việc tăng áp suất dẫn đến cấu trúc khung muội cacbon bị giảm dần ngoài những nguyên nhân đã đề cập ở trên thì dưới điều kiện áp suất càng lớn, tốc độ cháy của các cấu tử trong thuốc phóng càng cao, theo đó sản phẩm phân hủy của chúng cũng hoàn toàn hơn, tức là khả năng chuyển sang dạng khí càng nhiều (phần này, sẽ được làm rõ hơn trong mục nghiên cứu thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng). 3.3.2. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau: Quá trình cháy của thuốc phóng theo nguyên tắc các chất có độ bền nhiệt thấp nhất và có khả năng phản ứng cao (NC, NG hoặc các chất hóa dẻo mang năng lượng khác) sẽ bị phân hủy trước, còn các thành phần trơ khác như DNT, DBP, xentralit, vazơlin, sẽ được chuyển hóa sang trạng thái lỏng hoặc khí, thậm chí, có thể không bị phân hủy ở pha rắn (đặc biệt là đối với một số loại thuốc phóng có nhiệt lượng trung bình và thấp hoặc thuốc phóng được tạo thành từ các thành phần tương đối khác nhau về độ bền nhiệt). Vì thế, từ bề mặt cháy của thuốc phóng, các thành phần trơ này có thể vừa bị phân hủy nhưng đồng thời cũng bị bay hơi một phần hoặc phân tán bởi các luồng khí cháy. Khi đó, trong một vài trường hợp chúng có thể không bị cháy hết hoàn toàn, kể cả ở trong vùng tiếp theo của quá trình cháy. Khi tăng áp suất dẫn đến nhiệt độ trên bề mặt cháy tăng làm cho tốc độ phản ứng hóa học tăng lên trong pha rắn cùng với sự tham gia của các sản phẩm khí. Khái niệm về thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng được sử dụng trong luận án là thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng. 108 Nó chính là sản phẩm cháy trên bề mặt pha ngưng tụ và được dập tắt đột ngột (lưu lại) bởi bề mặt cọc đồng kim loại (hình 2.4, chương 2), gọi là bề mặt dập cháy. Việc phân tích thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt dập cháy cho phép đánh giá mức độ chuyển hóa (phân hủy cháy) của thuốc phóng trên vùng chuyển pha (pha K) tại thời điểm diễn ra quá trình cháy. 3.3.2.1. Thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả phân tích thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia xúc tác cháy tại các áp suất khác nhau theo phương pháp EDX, được trình bày ở bảng 3.41. Bảng 3.41. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy Áp suất, at Khối lƣợng, % (theo nguyên tố) C O Tạp chất 10 78,49 21,51 0,00 40 71,60 26,42 1,98 70 57,12 39,88 3,00 100 54,24 41,90 3,86 Bảng 3.41 được biểu diễn dưới dạng đồ thị về sự phân bố thành phần sản phẩm cháy (C và O còn lại) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất như trên hình 3.50. 0 20 40 60 80 100 20 30 40 50 60 70 80 % m P, at C O Hình 3.50. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất 109 Bảng 3.41 và hình 3.50 cho thấy, khi tăng áp suất từ 10 at đến 100 at thì hàm lượng C giảm dần từ 78,49 % xuống 54,24 % và hàm lượng O tăng dần từ 21,51 % lên 41,90 %. Nguyên nhân là do ở áp suất càng lớn, quá trình cháy của thuốc phóng càng diễn ra hoàn toàn. Với kết quả nghiên cứu ở trên đã góp phần làm sáng tỏ hơn cho mục nghiên cứu 3.3.1. 3.3.2.2. Thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng có phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả phân tích thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO tại các áp suất khác nhau theo phương pháp EDX, được trình bày ở bảng 3.42. Bảng 3.42. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng có chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO Áp suất, at Khối lƣợng, % (theo nguyên tố) C O Phụ gia, xúc tác cháy còn lại Tạp chất Ca Co Pb Tổng cộng 10 24,84 23,23 3,66 7,30 40,41 51,37 0,56 40 22,57 24,02 7,02 1,98 44,42 53,42 0,00 70 24,49 25,35 5,85 7,87 36,45 50,17 0,00 100 37,57 42,02 2,49 1,10 16,03 19,62 0,79 Bảng 3.42 được biểu diễn dưới dạng đồ thị về sự phân bố thành phần sản phẩm cháy (C, O, Ca, Co và Pb còn lại) trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO theo áp suất như trên hình 3.51. 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 C O Ca Co Pb % m P, at Hình 3.51. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO theo áp suất 110 Bảng 3.42 và hình 3.51 cho thấy, khi tăng áp suất từ 10 at đến 40 at, hàm lượng C giảm từ 24,84 % xuống 22,57 %, sau đó tăng từ 22,57 % lên 37,57 % khi tăng áp suất từ 40 at đến 100 at. Điều này có vẻ ngược so với lý luận vừa nêu trên, đó là tăng áp suất dẫn đến quá trình cháy càng hoàn toàn hơn. Nguyên nhân do khi tăng áp suất, ban đầu tổng hàm lượng các nguyên tố (Ca, Co, Pb) tăng từ 51,37 % lên 53,42 %, sau đó tổng hàm lượng của nó giảm từ 53,42 % xuống 19,62 %. Trong khi đó, tổng các thành phần sản phẩm cháy luôn là 100 %. Do đó, sự thay đổi của hàm lượng C hay O phụ thuộc vào sự thay đổi của tổng hàm lượng (Ca, Co, Pb). Kết hợp với nghiên cứu ở mục 3.3.2.1 có thể thấy, sự có mặt của phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO đã làm cho hàm lượng C giảm nhanh ở áp suất thấp và giảm chậm ở áp suất cao hơn. Theo đó, tại áp suất 10 at, hàm lượng C giảm khoảng 78,49 - 24,84 = 53,65 %, trong khi, ở 100 at, hàm lượng C chỉ giảm được 54,24 - 37,57 = 16,67 %. Điều này cho thấy, phụ gia, xúc tác cháy cho hiệu quả tác dụng ở áp suất thấp lớn hơn so với ở áp suất cao. Mặt khác, quan sát trên hình 3.54 thấy rằng khả năng hội tụ của PbO lớn nhất ở áp suất 40 at tương ứng 44,42 % Pb, trong khi đối với Co là ở 70 at tương ứng 7,87 % Co. Mặc dù, việc đưa CoO vào trong thành phần của thuốc phóng gần như ít có tác dụng làm tăng tốc độ cháy cũng như giảm sự phụ thuộc của tốc độ cháy vào áp suất (điều này, đã được chứng minh trong các mục nghiên cứu trước), tuy nhiên, nó lại có tác dụng tăng khả năng hội tụ của các hạt xúc tác trong vùng áp suất khoảng 70 at. 3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến sự thay đổi bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DINA theo áp suất Qua kết quả nghiên cứu ở mục 3.2, luận án đã lựa chọn hệ xúc tác cháy, bao gồm: 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO để phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy này đến bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau. 111 3.4.1. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến bề mặt cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau: 3.4.1.1. Bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả chụp ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy tại các áp suất khác nhau được trình bày trên hình 3.52 (a, b, c, d). Trong đó, độ phóng đại của ảnh là 100 lần và dải áp suất đo từ 10 at đến 100 at. a). p = 10 at b). p = 40 at c). p = 70 at d). p = 100 at Hình 3.52. Ảnh SEM bề mặt cháy của mẫu thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy tại các áp suất khác nhau Hình 3.52 (a, b, c, d) kết hợp với hình 48 (a, b, c, d) cho thấy, khi không có phụ gia, xúc tác cháy thì cấu trúc khung muội cacbon trên bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA có mật độ thưa hơn ở áp suất 10 at nhưng lại dày hơn ở các áp suất 40 at, 70 và 100 at so với thuốc phóng 112 trên nền NC-NG-DG (hình 3.48 a, b, c, d). Nguyên nhân được giải thích là do đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG có chứa thêm thành phần phụ gia DNT, trong khi đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA không có DNT. Theo các tài liệu [47], [53], [61], bản thân DNT khi cháy đã tạo ra lượng đáng kể khung muội cacbon trên bề mặt cháy của thuốc phóng. Tuy nhiên, khung muội cacbon này thường chỉ bền trong khoảng áp suất thấp (khoảng 10 at) và chúng dễ bị “vỡ vụn” khi ở áp suất cao hơn (lớn hơn 40 at). Điều này cho thấy, khi không có phụ gia, xúc tác cháy, sự phụ thuộc của tốc độ cháy vào áp suất đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA nhỏ hơn so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG. Với kết quả nghiên cứu này đã góp phần làm sáng tỏ hơn cho các mục nghiên cứu 3.1.1 và 3.2.1. Theo đó, hệ số mũ ν của thuốc phóng nền NC-NG-DINA (không phụ gia, xúc tác cháy) là khoảng 0,61, trong khi, giá trị này đối với thuốc phóng nền NC-NG-DG (không phụ gia, xúc tác cháy) là khoảng 0,8. 3.4.1.2. Bề mặt cháy của thuốc phóng có phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả chụp ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng có chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO tại các áp suất khác nhau được trình bày trên hình 3.53 (a, b, c, d). Trong đó, độ phóng đại của ảnh là 100 lần và dải áp suất đo từ 10 at đến 100 at. Hình 3.53 (a, b, c, d) cho thấy, bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO có cấu trúc thưa hơn tại mọi áp suất từ 10 at cho đến 100 at so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO. Đặc biệt, cấu trúc khung muội cacbon của nó bị vỡ vụn ngay từ áp suất 40 at thay vì giá trị này đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG đến áp suất 100 at. Điều này cho thấy, hệ xúc tác cháy PbO với Ckt có trong thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA cho hiệu quả tạo khung muội cacbon cũng như độ bền của nó kém hơn so với hệ xúc tác cháy PbO với CoO có trong thuốc phóng trên nền NC-NG-DG. 113 a). p = 10 at b). p = 40 at c). p = 70 at d). p = 100 at Hình 3.53. Ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO tại các áp suất khác nhau Kết quả đạt được ở trên đã góp phần làm sáng tỏ hơn cho nghiên cứu ở các mục 3.1.4 và 3.2.3. Theo đó, hiệu quả xúc tác cháy cũng như giảm sự phụ thuộc của tốc độ cháy vào áp suất của hệ xúc tác cháy (PbO, CoO) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG tốt hơn so hệ xúc tác cháy (PbO, Ckt) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA. Hiệu quả xúc tác cháy và hệ số mũ ν của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO lần lượt là Z = 1,60 và ν = 0,22. Giá trị này đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO tương ứng là Z = 1,15 và ν = 0,53. 114 3.4.2. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau: 3.4.2.1. Thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả phân tích thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia xúc tác cháy tại các áp suất khác nhau theo phương pháp EDX, được trình bày ở bảng 3.43. Bảng 3.43. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy Áp suất, at Khối lƣợng, % (theo nguyên tố) C O Tạp chất 10 66,38 30,18 3,44 40 54,65 41,78 3,57 70 44,07 47,84 8,09 100 47,16 45,77 7,07 Kết quả bảng 3.43 được biểu diễn dưới dạng đồ thị về sự phân bố thành phần sản phẩm cháy (C và O còn lại) trên bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất như trên hình 3.54. 0 20 40 60 80 100 30 40 50 60 70 C O P, at % m Hình 3.54. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất 115 Bảng 3.43 và hình 3.54 cho thấy, khi không có phụ gia, xúc tác cháy thì quy luật tăng giảm hàm lượng C và O của thuốc phóng trên nền NC-NG- DINA cũng gần như tương tự so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG trong khoảng áp suất từ 10 at đến 70 at. Theo đó, hàm lượng C giảm và hàm lượng O tăng theo áp suất. Tuy nhiên, trong khoảng áp suất từ 70 at đến 100 at thì ngược lại, khi đó hàm lượng C có xu hướng tăng và hàm lượng O có xu hướng giảm khi tăng áp suất. Điều này được giải thích, thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA có chứa lượng lớn DINA. Mặc dù, DINA là cấu tử hóa dẻo mang năng lượng, tuy nhiên, nó lại có nhiệt độ nóng chảy (khoảng 51,3oC [30]) thấp hơn so với nhiệt độ phân hủy của thuốc phóng (nhiệt độ phân hủy của thuốc phóng khoảng 160oC). Theo nguyên tắc, DINA sẽ bị hóa lỏng trước khi phân hủy [55]. Khi áp suất càng cao, mặc dù sự chênh lệch tốc độ cháy của DINA cùng với các cấu tử kém bền như NC, NG so với các cấu tử trơ khác như xentralit, vazơlin càng lớn. Khi đó, lẽ ra DINA càng phân hủy triệt để hơn. Tuy nhiên, do sự trễ của quá trình chuyển pha, một phần DINA đã bị cuốn theo cùng với các cấu tử trơ và càng bị đẩy sâu hơn xuống sát bề mặt cháy. Mặt khác, kết hợp bảng 3.43 với bảng 3.41 thấy rằng hàm lượng C trên bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA không phụ gia, xúc tác cháy luôn thấp hơn, trong khi hàm lượng O lại cao hơn so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG không phụ gia, xúc tác cháy ở cùng áp suất. Điều này cho thấy, khi không có phụ gia, xúc tác cháy, khả năng cháy hoàn toàn của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG sẽ kém hơn so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA. 3.4.2.2. Thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng có phụ gia, xúc tác cháy: Kết quả phân tích thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO tại các áp suất khác nhau theo phương pháp EDX, được trình bày ở bảng 3.44. 116 Bảng 3.44. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt cháy của thuốc phóng có chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO Áp suất, at Khối lƣợng, % (theo nguyên tố) C O Phụ gia, xúc tác cháy còn lại Tạp chất Ca Pb Tổng cộng 10 29,17 37,19 19,77 13,32 33,09 0,55 40 22,85 32,52 28,35 16,14 44,49 0,14 70 31,48 32,27 15,14 18,69 33,83 2,42 100 38,68 31,30 10,77 11,14 21,91 8,11 Bảng 3.44 được biểu diễn dưới dạng đồ thị về sự phân bố thành phần sản phẩm cháy (C, O, Ca và Pb còn lại) trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO theo áp suất như trên hình 3.55. 0 20 40 60 80 100 10 15 20 25 30 35 40 C O CaPb P, at % m Hình 3.55. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO theo áp suất Bảng 3.44 và hình 3.55 cho thấy, mức độ giảm hàm lượng C trên bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA chứa phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO so với khi không chứa phụ gia xúc tác cháy chậm hơn so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG (chứa và không chứa xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO). Đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG, mức độ giảm hàm lượng C ở áp suất tương ứng lần lượt là 53,65 % (10 at), 47,58 % (40 at), 32,63 % (70 at) 117 và 16,67 % (100 at), trong khi đó, thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA lần lượt là 37,21 % (10 at), 31,80 % (40 at), 12,59 % (70 at) và 8,48 % (100 at). Nguyên nhân đã được đề cập ở mục 3.4.1.2, đó là do hiệu quả tác dụng của hệ xúc tác cháy (PbO, Ckt) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA kém hơn so hệ xúc tác cháy (PbO, CoO) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG. Mặt khác, khả năng hội tụ tổng các hạt chất rắn (từ các phụ gia, xúc tác cháy ban đầu) đối với cả thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA và NC- NG-DG đều cho lớn nhất ở 40 at. Khi đó, tổng lần lượt là 44,49 % (Ca, Pb) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO và 53,42 % (Ca, Co, Pb) đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO. Trong đó, riêng khả năng hội tụ của Pb đối với đối với thuốc phóng trên nền NC-NG- DINA lớn nhất ở áp suất 70 at tương ứng là 18,69 % Pb và đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG là 40 at tương ứng 44,42 % Pb. Mặc dù, so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA thì khả năng hội tụ lớn nhất của PbO đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG xảy ra ở áp suất thấp hơn (khoảng 40 at so với 70 at). Tuy nhiên, thay vào đó là quá trình hội tụ lớn nhất của xúc tác CoO lại nằm ở những vùng áp suất khoảng 70 at (bảng 3.42 và hình 3.51). Qua các kết quả nghiên cứu ở trên có thể khẳng định, các xúc tác cháy, hầu như chỉ cho khả năng hội tụ tốt ở những vùng áp suất thấp và giảm đi ở những vùng áp suất cao hơn. Việc tăng áp suất làm cho quá trình hội tụ của xúc tác cháy bị giảm đã được lý giải ở trên. Khi đó, chúng chịu tác động lớn bởi áp suất của môi trường xung quanh bề mặt cháy cũng như áp lực của dòng sản phẩm khí cháy phụt ra từ bề mặt cháy hướng lên trên dẫn đến làm tăng khả năng phân tán các hạt xúc tác cháy và đi ra khỏi bề mặt cháy của thuốc phóng. 118 3.5. Ứng dụng cho thiết kế đơn thành phần thuốc phóng TPHT-5K cho đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7 và đề xuất lựa chọn xúc tác cháy triển vọng cho thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống tăng PG-9 3.5.1. Ứng dụng cho thiết kế đơn thành phần thuốc phóng TPHT-5K: Thông qua nghiên cứu, đánh giá các thông số trong phương trình quy luật tốc độ cháy ở mục 3.1 cho thấy, tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy tối ưu của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG là: 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO. Với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy tối ưu ở trên, tại mục 3.3 đã chứng minh khả năng cho hiệu quả xúc tác cháy thông qua nghiên cứu bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của nó. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được, luận án đã tiến hành ứng dụng đơn thành phần với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy đã lựa chọn, bao gồm: 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO cho thuốc phóng TPHT-5K. Kết quả được trình bày trong bảng 3.45. Bảng 3.45. Đơn thành phần phối liệu thuốc phóng TPHT-5K TT Thành phần Đơn vị Yêu cầu Đơn phối liệu 1 Hàm lượng NC số 3 % 58,0÷60,0 59,4 2 Hàm lượng NG % 15,8÷17,2 16,5 3 Hàm lượng DG % 14,5÷16,5 14,6 4 Hàm lượng xentralit số 2 % 2,0÷3,0 2,62 5 Hàm lượng DNT % 1,0÷3,0 2,54 6 Hàm lượng DPA, không lớn hơn % 1,0 0,54 7 Hàm lượng PbO % 1,7÷2,3 1,80 8 Hàm lượng CoO % 0,3÷0,7 0,50 9 Hàm lượng CaCO3 % 0,3÷0,7 0,50 10 Hàm lượng vazơlin % 0,7÷1,3 1,00 Với đơn thành phần như trên, đã tiến hành chế thử thỏi thuốc phóng TPHT-5K trên dây chuyền công nghiệp tại Nhà máy Z195. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm được trình bày như trong bảng 3.46. 119 Bảng 3.46. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của thỏi thuốc phóng TPHT-5K TT Đại lƣợng phân tích ĐVT Yêu cầu Kết quả 01 Hàm lượng NC số 3 % 58,0÷60,0 58,40 02 Hàm lượng NG % 15,8÷17,2 16,35 03 Hàm lượng DG % 14,5÷16,5 15,89 04 Hàm lượng xentralit số 2 % 2,0÷3,0 2,64 05 Hàm lượng DPA, không lớn hơn % 1,0 0,49 06 Hàm lượng DNT % 1,0÷3,0 1,87 07 Hàm lượng vazơlin % 0,7÷1,3 1,08 08 Hàm lượng PbO % 1,7÷2,3 1,84 09 Hàm lượng CoO % 0,3÷0,7 0,45 10 Hàm lượng CaCO3 % 0,3÷0,7 0,48 11 Hàm lượng ẩm, không lớn hơn % 0,7 0,51 12 Nhiệt lượng cháy cal/g 840÷860 854,57 13 Khối lượng riêng, không nhỏ hơn g/cm3 1,57 1,597 14 An định hóa học theo Vi-ây, không nhỏ hơn giờ 60 70 Kết quả thử nghiệm, đo đạc các chỉ tiêu thuật phóng của thỏi thuốc phóng TPHT-5K trong động cơ đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7 được trình bày như trong bảng 3.47. Bảng 3.47. Kết quả đo đạc các chỉ tiêu thuật phóng của thỏi thuốc phóng TPHT-5K trong động cơ đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7 TT Hạng mục thử nghiệm Yêu cầu Kết quả I Ở nhiệt độ (05) oC Nhóm 1 Nhóm 2 01 Số lượng nhóm thử 02 nhóm 02 Số lượng phát thử trong nhóm, phát 14 07 07 03 Thời gian làm việc của động cơ τp, giây ≤ 0,5 0,36 0,36÷0,38 04 Đặc tính đường cong P = f(t) Phù hợp với đặc tính đường cong mẫu theo BVSP E74BĐ.105.0.0 Đạt yêu cầu (có đồ thị chi tiết kèm theo) 120 II Ở nhiệt độ (50 ± 2) oC Nhóm 1 Nhóm 2 01 Số lượng thử 02 nhóm 02 Số lượng phát thử trong nhóm, phát 14 07 07 03 Thời gian làm việc của động cơ τp, giây ≥ 0,25 0,33÷0,34 0,33÷0,35 04 Áp suất lớn nhất trung bình của nhóm thử Pmax TB, kG/cm 2 ≤ 150 108,6 104,2 05 Áp suất lớn nhất đơn phát trong nhóm Pmaxmax, kG/cm 2 ≤ 170 119,0 106,0 06 Sai lệch áp suất đơn phát trung bình của nhóm, ∆P/Pmax TB, % -15+15 -5,2/+9,6 -3,0/+1,7 07 Đặc tính đường cong P = f(t) Phù hợp với đặc tính đường cong mẫu theo BVSP E74BĐ.105.0.0 Đạt yêu cầu (có đồ thị chi tiết kèm theo) Nhận xét kết quả thử nghiệm: Kết quả bảng 3.47 cho thấy, các chỉ tiêu thuật phóng của thỏi thuốc phóng TPHT-5K được chế tạo trên cơ sở đơn thành phần với hệ phụ gia, xúc tác cháy đã lựa chọn hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu quy định trong tài liệu thiết kế đối với động cơ đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7. Thông qua sản phẩm chế thử trên dây chuyền công nghiệp, luận án đã tiến hành kiểm tra tốc độ cháy tại các áp suất khác nhau. Qua đó, so sánh đối chứng với hệ xúc tác đã phối liệu. Kết quả được trình bày trong bảng 3.48. Bảng 3.48. Tốc độ cháy của thuốc phóng TPHT-5K chế thử với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy phối liệu và tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy thực nghiệm Mẫu Tốc độ cháy tại các áp suất (at), mm/s 100 80 70 50 40 10 Không phụ gia, xúc tác 9,31 7,62 6,78 5,23 4,48 1,79 Phụ gia, xúc tác cháy phối liệu 11,76 11,14 10,84 10,05 9,58 4,86 Phụ gia, xúc tác cháy thực nghiệm 11,24 10,72 10,52 - 9,55 - 121 Kết quả bảng 3.48 được biểu diễn dưới dạng đồ thị về sự phụ thuộc của tốc độ cháy [U(p)] và hiệu quả xúc tác cháy [Z(p)] theo áp suất tại các tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy thực nghiệm (phân tích thực tế) và phối liệu (ban đầu đưa vào), được trình bày lần lượt trên các hình 3.56 và hình 3.57. 40 50 60 70 80 90 100 4 6 8 10 12 1 2 3 U, mm/s P, at 40 50 60 70 80 90 100 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 1 2 Z P, at Hình 3.56. Sự phụ thuộc của U theo P tại các tỷ lệ phụ gia, xúc tác phối liệu và kết quả thực nghiệm 1 – Không phụ gia, xúc tác; 2 – Tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy phối liệu; 3 – Tỷ lệ phụ gia, xúc tác theo thực nghiệm. Hình 3.57. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các tỷ lệ phụ gia, xúc tác phối liệu và kết quả thực nghiệm 1 – Tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy phối liệu; 2 – Tỷ lệ phụ gia, xúc tác theo thực nghiệm. Hình 3.56 và hình 3.57 cho thấy, tốc độ cháy (đường 3, hình 3.56) và hiệu quả xúc tác cháy (đường 2, hình 3.57) của thuốc phóng chế thử (kết quả thực nghiệm) có thấp hơn (dù không lớn) so với thuốc phóng chế tạo trong phòng thí nghiệm hay theo đơn phối liệu ban đầu (đường 2, hình 3.56 và đường 1, hình 3.57). Nguyên nhân là do khi chế tạo trên dây chuyền công nghiệp, ở quy mô chế thử mẻ nhỏ (thực tế khoảng 250 kg nitromas) có sự sai lệch về định lượng các cấu tử đưa vào phối liệu so với tính toán. Ngoài ra, quá trình lọc, vắt, ép khử nước cũng có thể làm cho một số phụ gia, xúc tác cháy, đặc biệt với những phụ gia, xúc tác cháy có kích thước hạt bé như CaCO3, CoO bị rửa trôi một phần (thực tế kết quả phân tích đã chứng minh điều này). Mặt khác, thông qua kết quả biểu diễn đồ thị U(p) có thể thiết lập được các phương trình quy luật tốc độ cháy tương ứng: u = 4,19.p0,22 (thuốc 122 phóng chế tạo trong phòng thí nghiệm với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy phối liệu) và u = 4,90.p0,18 (thuốc phóng chế tạo trên dây chuyền công nghiệp với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy đo thực nghiệm). Với các phương trình quy luật tốc độ cháy đã biểu diễn cho thấy, quá trình cháy của thuốc phóng sẽ ổn định và ít phụ thuộc vào áp suất. Từ kết quả đo đạc thực nghiệm, có thể đưa ra đồ thị về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy trong động cơ đạn ĐCT-7 ở các nhiệt độ thử nghiệm khác nhau được trình bày trên hình 3.58. Ở đây, hình (a) là đường cong về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy ở nhiệt độ khoảng 3oC và hình (b) là đường cong về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy ở nhiệt độ khoảng 50oC. Trong đó, các hình a, b đều có cùng tỷ lệ xích, trục áp suất và trục thời gian cháy tương ứng 20 bar và 100 ms. a). Đường cong P = f(t) của thỏi TPHT-5K ở 3oC b). Đường cong P = f(t) của thỏi TPHT-5K ở 50oC Hình 3.58. Sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy của thuốc phóng TPHT-5K trong động cơ ĐCT-7 ở các nhiệt độ thử nghiệm khác nhau Hình 3.58 kết hợp với bảng 3.47 cho thấy, thời gian cháy của thỏi thuốc phóng TPHT-5K trong động cơ ĐCT-7 ở các nhiệt độ thử nghiệm 3oC và 50 o C chênh lệch không lớn (tương ứng khoảng 360 ms và 340 ms). Điều này cho thấy, tốc độ cháy của nó ít phụ thuộc vào áp suất. Ngoài ra, đường 123 cong P = f(t) của chúng đều rất ổn định. Như vậy, việc lựa chọn đơn thành phần với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy, bao gồm: 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO là hoàn toàn hợp lý khi thiết kế, chế tạo thuốc phóng TPHT-5K cho đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7. 3.5.2. Đề xuất lựa chọn xúc tác cháy triển vọng cho thuốc phóng NDSI-2K: Đến hiện tại, một số kết quả nghiên cứu về thuốc phóng NDSI-2K đều xoay quanh vấn đề tốc độ cháy và sự ổn định cháy của nó trong động cơ. Mặc dù, vấn đề nâng cao tốc độ cháy đã được giải quyết trên cơ sở tăng hàm lượng Ckt trong thành phần của thuốc phóng. Tuy nhiên, khi thử nghiệm ở nhiệt độ cao (+50 o C), áp suất cháy thường bị tăng cục bộ hoặc sai lệch giữa áp suất cháy đơn phát so với áp suất trung bình của nhóm (∆P/Pmax TB) vượt quá ngưỡng cho phép. Về nguyên nhân, đã được luận án làm sáng tỏ, đó là khi hàm lượng Ckt càng lớn, mặc dù cho tốc độ cháy cao nhưng quá trình cháy thường mất ổn định và đặc biệt tốc độ cháy phụ thuộc lớn vào áp suất (hệ số mũ ν lớn). Qua nghiên cứu, đánh giá các thông số trong phương trình quy luật tốc độ cháy ở mục 3.2 cho thấy, với tỷ lệ phụ gia, xúc tác cháy, bao gồm: 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO có thể cho hiệu quả xúc tác cháy (tốc độ cháy, hệ số mũ ν) đạt yêu cầu đối với thuốc phóng NDSI-2K của hệ trên nền NC- NG-DINA. Tuy nhiên, hệ số mũ ν của nó vẫn còn tương đối cao. Ngoài ra, mục 3.4 đã chứng minh khả năng cho hiệu quả xúc tác cháy thông qua nghiên cứu bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy khi sử dụng hệ phụ gia, xúc tác cháy này kém hơn so với hệ phụ gia, xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO cho thuốc phóng trên nền NC-NG-DG. Kết hợp các kết quả nghiên cứu đạt được với kết quả thử nghiệm trước đây. Luận án đã tiến hành phân tích, đánh giá hiệu quả xúc tác cháy của hệ PbO, Ckt và CaCO3 so với hệ Pb-Xal và CaCO3. Trong đó, kết quả thử nghiệm đối với thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống tăng PG-9, được cho trên hình 124 3.59 (a, b). Ở đây, hình (a) là đường cong về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy ở nhiệt độ khoảng 3oC, với tỷ lệ xích trục áp suất và trục thời gian cháy tương ứng 20 bar và 100 ms; hình (b) là đường cong về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy ở nhiệt độ khoảng 50oC, với tỷ lệ xích trục áp suất và trục thời gian cháy tương ứng 40 bar và 70 ms]. a). Đường cong P = f(t) của thỏi NDSI-2K ở 3oC b). Đường cong P = f(t) của thỏi NDSI-2K ở 50oC Hình 3.59. Sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy của thuốc phóng NDSI-2K trong động cơ PG-9 ở các nhiệt độ thử nghiệm khác nhau [7] Hình 3.59 kết hợp với kết quả thử nghiệm cho thấy, thời gian cháy của thỏi thuốc phóng NDSI-2K trong động cơ PG-9 ở các nhiệt độ 3oC và 50oC chênh lệch khá lớn (tương ứng khoảng 630 ms và 380 ms). Điều này cho thấy, tốc độ cháy của nó phụ thuộc tương đối lớn vào áp suất. Ngoài ra, đường cong P = f(t) của chúng đều kém ổn định. Đặc biệt, ở nhiệt độ +50oC, đường cong P = f(t) có dấu hiệu lồi lõm và dốc. Qua đó cho thấy, thuốc phóng cháy kém ổn định cũng như chênh lệch tốc độ cháy giữa vùng áp suất cao và áp suất thấp tương đối lớn. So với xúc tác cháy PbO và CoO đã được lựa chọn cho thuốc phóng TPHT-5K thì hệ xúc tác PbO và Ckt đối với thuốc 125 phóng NDSI-2K cho hiệu quả xúc tác cháy và sự cháy ổn định của thuốc phóng trong động cơ kém hơn. Từ phân tích và đánh giá ở trên có thể thấy, sự cần thiết phải nghiên cứu lựa chọn hệ xúc tác cháy khác tối ưu hơn để thay thế hệ xúc tác cháy PbO, Ckt đang sử dụng cho thuốc phóng NDSI-2K [7]. Qua các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DINA có thể khẳng định, với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 2,1 % Pb-Xal cho tốc độ cháy, hiệu quả xúc tác cháy và hệ số ν tốt hơn so với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO. Khi đó, tốc độ cháy, hiệu quả xúc tác cháy và hệ số mũ ν đạt lần lượt là U100 = 13,65 mm/s, Z = 1,16, ν = 0,4 tương ứng tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 2,1 % Pb-Xal và U100 = 13,58 mm/s, Z = 1,15, ν = 0,53 tương ứng với tỷ lệ 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO. Với các kết quả thử nghiệm, đánh giá và phân tích ở trên có thể thấy, trong quá trình thiết kế liều phóng nói chung và thuốc phóng NDSI-2K nói riêng, ngoài việc đảm bảo tốc độ cháy đạt yêu cầu theo quy định thì việc hạn chế tối đa sự phụ thuộc của tốc độ cháy vào áp suất cũng được đặt lên hàng đầu. Khi đó, như đã biết, hệ số ν càng cao càng ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy của thuốc phóng trong động cơ phản lực. Do đó, xét trên khía cạnh quy luật tốc độ cháy (tốc độ cháy và hệ số mũ ν) cũng như bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của nó thì với kết quả nghiên cứu đã đạt được, hoàn toàn có thể thay thế hệ xúc tác PbO + Ckt bằng xúc tác Pb-Xal mà vẫn đảm bảo tốc độ cháy và hệ số mũ ν đạt yêu cầu, thậm chí còn tốt hơn so với quy định. Đối với thuốc phóng NDSI-2K, yêu cầu về tốc độ cháy phải nằm trong khoảng 13,5 mm/s đến 15,5 mm/s (ở 100 at) và hệ số mũ ν càng nhỏ hơn 0,6 càng tốt. 126 KẾT LUẬN Với các nội dung đã triển khai nghiên cứu, luận án đã đạt được những kết quả chính và đóng góp mới như sau: 1. Những kết quả chính: - Đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG. Kết quả cho thấy, phụ gia CaCO3 và xúc tác cháy CoO cho khả năng tăng tốc độ cháy không lớn nhưng lại có thể làm giảm hệ số mũ ν trong khoảng xác định. Sự kết hợp giữa PbO, CoO và Ckt với CaCO3 cho tốc độ cháy cao nhưng không đảm bảo về hệ số mũ ν. Sự kết hợp giữa PbO, Co3O4 với CaCO3 cho hệ số mũ ν tương đối nhỏ nhưng không đạt về tốc độ cháy. Mặc dù, sự kết hợp của đồng chì phtalat hoặc chì xalixilat với CaCO3 cho hiệu quả xúc tác cháy khá tốt. Tuy nhiên, so với sự kết hợp của PbO, CoO và CaCO3 thì hiệu quả xúc tác cháy của nó vẫn còn kém hơn. Tỷ lệ xúc tác cháy tối ưu cho thuốc phóng trên nền NC- NG-DG là: 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO. Hệ xúc tác cháy này hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu cho chế tạo thuốc phóng TPHT-5K. - Đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DINA. Kết quả cho thấy, phụ gia Ckt hoặc Ckt kết hợp với CaCO3 có thể cho tốc độ cháy cao song không đảm bảo hệ số mũ ν. Sự kết hợp giữa PbO, Ckt với CaCO3 cho tốc độ cháy và hệ số mũ ν đạt yêu cầu. Với tỷ lệ hợp lý khoảng 1,7 % CaCO3 + 0,8 % PbO + 0,1 % Ckt cho U100 = 13,58 mm/s và hệ số mũ ν = 0,53. So với hỗn hợp vừa nêu thì sự kết hợp giữa chì xalixilat với CaCO3 còn cho hiệu quả xúc tác cháy tốt hơn (tốc độ cháy cao hơn, hệ số mũ ν thấp hơn). Khi đó, U100 = 13,65 mm/s và ν = 0,40 tương ứng tỷ lệ tối ưu khoảng 1,7 % CaCO3 + 2,1 % chì xalixilat. Do đó, việc thay thế hệ xúc tác cháy PbO và Ckt bằng xúc tác cháy chì xalixilat cho thuốc phóng NDSI-2K để đảm bảo tốc độ cháy và hệ số mũ ν tốt hơn là hoàn toàn có triển vọng. - Đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất (tăng dần từ 10 at đến 100 at) đến bề mặt cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG và NC-NG- DINA. Kết quả cho thấy, mức độ giảm khung muội cacbon theo áp suất đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG sẽ chậm hơn (khi có xúc tác cháy) và nhanh hơn (khi không có xúc tác cháy) so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA. 127 - Đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất (tăng dần từ 10 đến 100 at) đến thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA. Kết quả cho thấy, hàm lượng cacbon còn lại trên bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG lớn hơn (khi không có xúc tác cháy) và nhỏ hơn (khi có xúc tác cháy) so với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA. Khả năng hội tụ của CoO và PbO trên bề mặt cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG cao nhất tương ứng, lần lượt ở các áp suất khoảng 70 at và 40 at, trong khi đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA thì khả năng hội tụ của PbO tốt nhất ở khoảng 70 at. - Trên cơ sở một số kết quả nghiên cứu đạt được của luận án: (*). Đã lựa chọn được đơn thành phần và hệ xúc tác cháy với tỷ lệ 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO để phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo thuốc phóng TPHT-5K. Thông qua kết quả thử nghiệm cho thấy, các chỉ tiêu thuật phóng của sản phẩm hoàn toàn đạt yêu cầu theo tài liệu thiết kế đối với đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7. Đặc biệt, đường cong về sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy, P(t) trong động cơ ở các nhiệt độ khác nhau đều rất ổn định, quá trình cháy ít phụ thuộc vào áp suất. (*). Đề xuất thay thế hệ xúc tác cháy PbO và Ckt bằng xúc tác cháy chì xalixilat cho thuốc phóng NDSI-2K. 2. Những đóng góp mới của luận án: - Đã nghiên cứu được ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến sự thay đổi các thông số trong quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA. - Đã lý giải hệ thống và sâu sắc ảnh hưởng của một số loại phụ gia và xúc tác đến tốc độ cháy của thuốc phóng keo 3 gốc NC-NG-DG và NC-NG-DINA. - Đã đưa ra được hệ xúc tác cháy áp dụng cho thuốc phóng TPHT-5K cho đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7 và hệ xúc tác cháy áp dụng cho thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống tăng PG-9. 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án: - Nghiên cứu nâng cao chất lượng thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống tăng PG-9 trên cơ sở ứng dụng hệ xúc tác cháy triển vọng chì xalixilat. - Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt xúc tác cháy (ngoài PbO) đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic. 128 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Đàm Đức Trung (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia đến tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG”, Tạp chí Hóa học, số 53 (5e1), tr.48-53. 2. Le Duy Binh, Nguyen Viet Bac, Pham Van Toai, Dam Duc Trung (2016), “Effect of catalyst on the burning rate of energy materials based on NC- NG-DINA”, The 4th academic conference on natural science for young scientists, master and PhD. Students from Asean countries, Bangkok, Thailand.15-18 December (2015), p.230-239. 3. Lê Duy Bình, Đàm Đức Trung và Lê Anh Dũng (2015), “Ảnh hưởng của hàm lượng một số phụ gia đến khả năng hóa dẻo và tốc độ cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG”, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, Học viện KTQS, số (173), tr.3-9. 4. Lê Duy Bình, Nguyễn Việt Bắc (2017), “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất đến bề mặt dập cháy và thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt dập cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS, số (47), tr.141-149. 5. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng của các phụ gia CaCO3, Ckt và hỗn hợp giữa chúng đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo balistit trên nền NC-NG-DINA”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS, số (55), tr.169-177. 6. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ phụ gia, xúc tác cháy PbO, Ckt và CaCO3 đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo balistit trên nền NC-NG-DINA”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS, số (56), tr.141-148. 129 7. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hệ phụ gia, xúc tác cháy đơn và hỗn hợp đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo balistit trên nền NC-NG-DINA”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS, số (56), tr.149-156. 8. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hệ xúc tác cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng phản lực balistic trên nền NC-NG-DG”, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, Học viện KTQS. Đang xếp lượt, chờ đăng. 9. Lê Duy Bình, Phạm Văn Toại, Nguyễn Việt Bắc (2018), “Một số kết quả nghiên cứu chế thử thuốc phóng TPHT-5K cho đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS. Đang xếp lượt, chờ đăng. 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: 1. Ngô Văn Giao (2005), “Tính chất thuốc phóng và nhiên liệu tên lửa”, Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân, Hà Nội. 2. Ngô Văn Giao (1999), “Công nghệ sản xuất thuốc phóng và nhiên liệu tên lửa”, Tập 1, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội. 3. Nguyễn Công Hòe, Vũ Đức Lợi (2004), “Khả năng nâng cao tốc độ cháy cho nhiên liệu tên lửa keo”, Tạp chí Nghiên cứu KHKT&CNQS, Trung tâm KHKT&CNQS, số đặc san Vật liệu nổ 10/2004, tr.91-94. 4. Nguyễn Công Hòe, Dương Ngọc Cơ (2009), “Khả năng tăng tốc độ cháy của nhiên liệu tên lửa keo năng lượng cao bằng phụ gia cacbon kỹ thuật”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, Viện KH&CNQS, số đặc biệt, 10/2009, tr.43-46. 5. Ngô Thế Khuề (1988), “K hiệu thuốc phóng thuốc nổ”, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội. 6. Phan Đức Nhân và cộng sự (2013), “Công nghệ sản xuất thuốc phóng và nhiên liệu tên lửa nitrotxenlulo”, Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân, Hà Nội. 7. Đỗ Đức Trí và cộng sự (2014), “Một số kết quả nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo thuốc phóng NDSI-2K dùng cho đạn PG-9”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CNQS, số đặc san (TPTN’14), Viện KH&CNQS, tr.116-124. 8. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN/QS 755: 2013, “Thuốc phóng keo hai gốc - Phương pháp sắc ký lỏng cao áp xác định thành phần hóa học - Thuốc phóng hai gốc hình ống. Xác định hàm lượng NG, DNT, xentralit số 2, DPA”. 9. Tiêu chuẩn Ngành, 31 TC 110:2003, “Thuốc phóng keo hai gốc - Phương pháp định lượng các thành phần hóa học. Định lượng vazơlin”. 10. Tiêu chuẩn Ngành, 31 TC 117:2001, “Thuốc phóng keo hai gốc - Phương pháp xác định các thành phần hóa học. Định lượng hàm ẩm”. 131 11. Tiêu chuẩn Ngành, 06 TCN 889:2001, “Phương pháp định lượng nhiệt lượng cháy của thuốc phóng”. 12. Tiêu chuẩn Quân sự, TQSA 418:2006, “Xác định độ an định hóa học của thuốc phóng bằng phương pháp Vi-ây”. 13. Tiêu chuẩn Quân sự, TQSA 1282:2006, “Phương pháp xác định khối lượng riêng của thuốc phóng keo hai gốc”. 14. Hoàng Thế Vũ, Vũ Đức Lợi (2004), “Ảnh hưởng của hàm lượng muội than lên tốc độ cháy của nhiên liệu keo”, Tạp chí Nghiên cứu KHKT&CNQS, Trung tâm KHKT&CNQS, số đặc san Vật liệu nổ 10/2004, tr.104-107. Tiếng Anh: 15. Alan Whitmore (2008), “Burning Rate Catalysts”, Experimental Rocketry. 16. Alexander S. Shteinberg (2006), “Fast Reactions in Energetic Materials: High-Temperature Decomposition of Rocket Propellants and Explosives”, Translated from Russian Edition (5-9221-0690-2), Published by Nauka in September 2008. 17. Camp A. T, Crescenzo F.G (1964), “Copper and Lead Burning rate modifiers for Double Base Propellants Containing Alluminum”, U.S Patent 3138499. 18. Crawford B. L, Huggett C and McBrady J. J (1944), “Observation on the Burning of Double-Base Powders”, National Defense Research Committee Armor and Ordnance Report No. A-268 (OSRD No.3544). 19. Hewkin D. J, Hicks J. A, Powling J and Watts H (1971), “The Combustion of Nitric Ester-Based Propellant: Ballistic Modification by Lead Compounds”, Combustion Science and Technology, p.307-327. 20. Department Technical Manual of Army (1984), “Military Explosives”. TM9-1300-214. 132 21. Department of Technical Manual-Department of the Air Force Technical Order (1955), “Military Explosives”. TM 9-1910. 22. Lengellé. G, Duterque. J, Trubert J.F (2002), “Combustion of Solid Propellants”, Special course on internal Aerodynamics in Solid rocket Propulsion, Belgium, p.27-31. 23. Manelis G. B, Nazin G. M, Rubtsov YU. I and Strunin V. A (2003), “Thermal Decomposition and Combustion of Explosives and Propellants”, CRC Press (Verlag), 978-0-415-29984-8 (ISBN), 361 p. 24. Adams G. K (1965), “The Chemistry of Solid Propellant Combustion: Nitrate Ester or Double Base Systems”, Proceedings of Fourth Symposium on Naval Structual Mechanics, Purdue University, p.117-147. 25. Adams G. K, Wisemen L.A (1954), “The Combustion of Double Base Propellant”, Selected Combustion Problem Butterworth’s Scientific Publications, London, p.277-288. 26. Suh N. P, Adams G. K, Lenchitz C (1974), “Observation of the role of Lead modifier in Super - Sate Burning of Nitrocellulose Propellants”, Combustion and Flame, V.22, p289-293. 27. Kubota. N (1973), “The mechanism of Super-rate burning of catalyzed double base propellants”, Princeton University, Department of Aerospace and Mechanical Sciences. 28. Kubota. N, Ohlemiller T. J, Caveny L. H and Summerfield. M (1975), “The mechanism of super-rate burning of catalyzed double base propellants”, Aerospace and Mechanical Sciences Department, Princeton University, Princeton, New Jersey. 29. Kubota. N (2007), “Propellants and explosives - Thermochemical Aspects of Combustion”, Second, Completely Revised and Extended Edition; WILEY-VCH Verlag. 30. Meyer. R, Kohler. J and Homburg. A (2007), “Explosives”, Sixth, Completely Revised Edition, WILEY-VCH Verlag. 133 31. Steinberger R and Drechsel P.D (1969), “Manufacture of Cast Double- Base Propellant”, Washington, DC. 32. Preckel R. F (1962), “Gas Producing Charges”, U.S Patent 3033715- 3033718. 33. Preckel R. F (1965), “Plateau Ballistics in Nitrocellulose Propellants”, AJAA, V.3, No.2, p 346-347. 34. Urbanski Taudeuzs (1967), “Chemistry and Technology of explosives”, Volume I, II, III, IV, Warszava. Tiếng Nga: 35. Зенин А. А (1980), “Процессы в зонах горения баллиститных порохов”, физические процессы при горении и взрыве, М. Атомиздат, c.68-105. 36. Зенин А.А (1962), “Исследование распределений температуры при горении конденсированных веществ”, Дис. К.х.н ИХФ АН СССР, 164с. 37. Андросов А. С, Денисенко М. И, Денисюк А. П, Токарев Н. П (1976), “К вопросу о влиянии катализаторов на скорость горение и термичекое разложение нитроцеллюлозы”, Известия высших учебник заведений. Химия и хим. Технология, Т. 14, №8, c.79-83. 38. Андросов А. С, Денисюк А. П, Кувшинов В. М, Токарев Н. П (1974), “О взаимосвязи влияния катализаторов на термическое разложение и горение порохов”, Физика горения и взрыва, Т.10, №3, c.338-341. 39. Андросов А. С, Денисюк А. П, Токарев Н. П, Фоминов К. Г (1975), “О ролиотдельных компонентов при катализе горения баллиститных порохов”, Физика горения и взрыва, №1, c.18-26. 40. Андросов А. С, Денисюк А. П, Токарев Н. П (1978), “О механизме влияния комбинированных свинцово - медных катализаторов на горение порохов”, Физика горения и взрыва, Т. 14, № 2, c.63-66. 134 41. Андросов А. С, Денисенко М. И, Денисюк А. П, Токарев Н. П (1976), “К вопросу о вллиянии катализаторов на скорость горения и термическое разложение нитроцеллюлозы”, Изв. Вузов, Химия и хим. Технология, Т. 19, №8, c.54-58. 42. Марголин А. Д, Крупкин В. Г, Хубаев В. Г, Байков В. И, Токарев Н. П, Денисюк. А.П (1978), “Закономерности горения баллиститных составов при перегрузах”, Физика горения и взрыва, Т.14, №6, c. 29-36. 43. Марголин А. Д (1961), “О ведущей стадии горения”, ДАН СССР, Т. 141, №5, c.1131-1134. 44. Марголин А. Д, Похил П. Ф (1963), “Влияние давления на скорость процессов в реакционном слое конденсированной фазы горящего пороха”, ДАН СССР, Т.150, №6, c.1304-1306. 45. Архипов А. Г, Денисюк. А. П, Кондриков Б. Н (1987), “О горении пластифицированной нитроцеллюлозы”, Физика горения и взрыва, Т.8, №3, c.236-240. 46. Мержанов А. Г (1960), “О роли диспергирования при горении порохов”, ДАН СССР, Т.135, №6, c.1439-1441. 47. Денисюк А. П (1994), “Горение порохов и твердых ракетных топлив”, Российский химико-технологический университет им. Менделеева, Издательство Москва, 171c. 48. Денисюк А. П, Демидова Л. А (2004), “Особенности влияния некоторых катализаторов на горение баллиститных порохов”, Физика горения и взрыва, Т. 40, № 3, c. 69-76. 49. Денисюк А. П, Козырева Т. М, Хубаев В. Г (1975), “О влиянии соотношения между PbO и сажей на скорость горения баллиститного пороха”, Физика горения и взрыва, Т. 11, № 2, c.315-318. 50. Денисюк А. П, Марголин А. Д, Токарев Н. П и др (1977), “Роль сажи при горении баллиститных порохов со свинецсодержащими катализаторами”, Физика горения и взрыва, Т. 13, № 4, c. 576-584. 135 51. Денисюк. А. П, Демидова Л. А, Галкин В. И (1995), “Ведущая зона горения баллиститных порохов с катализаторами”, Физика горения и взрыва, Т.31, №2, c.32-40. 52. Денисюк. А. П, Шепелев Ю. Г, Русии Д. Л, Шумский И. В (2001), “Влияние гексогена и октогена на эффективность действия катализаторов горения баллиститных порохов”, Физика горения и взрыва, Т.37, №2, c.77-83. 53. Денисюк А. П, Шепелев Ю. Г (2009), “Определение Баллистических Характеристик Параметров Горения Порохов и трт”, Лабораторный практикум, РХТУ, им. Д. И. Менденлеева, Аедеральное Агенство по образованию, 136 с. 54. Денисюк А. П, Архипов А. Г, Калашников И. В, Пашкова О. В (1984), “Зависимость скорости горения от температуры поверхности для различных составов на основе нитроклетчатки”, Физика горения и взрыва, Т.20, №5, c.26-29. 55. Глазкова А. П (1976), “Катализ горения взрывчатых веществ”, Академия Наук СССР Ордена Ленина Институт химической физики, Издательство Наука, Москва, 262 c. 56. Лурье Б.А., Светлов Б.С (1994), “Кинетические характеристики первичной стадии термического распада органических нитратов”, Кинетика и катализ, Т. 35, №2, c.165-175. 57. Марьин В. К, Боклашов Н. М, Романенко Б. Г и др (2005), “Производство и эксплуатация порохов и взрывчатых веществ”, П80 Учебник, Пенза, ПАИИ, 350 с. 58. Хубаев В. Г, Денисюк. А. П, Козырева Т. М (1975), “О влиянии соотношения между и сажей на скорость горение баллиститного пороха”, Физика горения и взрыва, Т.11, №3, c.11-51. 136 59. Александров В. В, Хлевной С. С (1970), “Кинетика тепловыделения в конденсированной фазе пироксилина при повышенных температурах”, ПМТФ, №1, c.158-163. 60. Александров В. В, Хлевной С. С (1970), “О температуре поверхности при беспламенном горении нитроглицеринового пороха”, Физика горения и взрыва, T.6, № 3, c.438-443. 61. Жуков Б.П (1951), “Исследование и разработка баллиститных ракетных порохов”, Автореферат диссертации доктора технических наук, Москва, Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева. 62. Бахман Н. Н, Зайцев В. А, Кичин Ю. С, Колесов С. М, Фогельзанг А. Е, Чусов В. Н (1974), “Исследование профиля температуры в зоне горения смесевых систем”, Сборник статей Вопросы теории взрывчатых веществ, Труды МХТИ им. Д.И.Менделеева, выпуск LXXXIII, с.123-134. 63. Ньен Чан Аунг (2008), “Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения”, Автореферат диссертации кандидата химических наук. - Москва, Российский химико- технологический университет им. Д.И.Менделеева. 64. Шепелев Ю.Г, Фогельзанг А.Е, А.П. Денисюк, А.Е. Деминов (1990), “Влияние начальной температуры на скорость горения баллиститных порохов в области высокого давления”, Физика горения и взрыва, Т. 5, № 4, c.40-45. 65. Андреев К. К (1966), “Термическое разложение и горение взрывчатых веществ”, М. Наукаб, 346 с. 66. Андреев К.К, Беспалов Г. Н (1963), “О горении нитроглицерина”, Сб. статей М, Оборонгиз, c.430-442. 137 67. Головина Л. А, Денисюк А. П, Токарев Н. П. и др (1981), “О механизме действия Fe2O3 при горении модельного нитроглицеринового пороха”, Физика горения и взрыва, Т. 18, № 6, c.137-140. 68. Фиошина М.А, Русин Д.Л (2004), “Основы химии и технологии порохов и твердых ракетных топлив”, Москва, 261с. 69. Коробейничев О.П, Хлевной С.С (1970), “Масс спектрометрическое изучение термического разложения нитроглицеринового пороха при высоких температурах”, Физика горения и взрыва, Т. 6, №3, c.404-406. 70. Похил П.Ф (1953), “О механизме горения бездымых порохов”, Сб “Физика взрыва”, Изд АН СССР, №2, c.181-182. 71. Похил П.Ф, Романданова Л.Д, Белов М.М (1955), “О механизме горения бездымых порохов”, Сб “Физика взрыва”, часть 2, Изд АН СССР, №2, c.93-115. 72. Похил П.Ф (1969), “О ведущей стадии горения порохов”, Физика горения и взрыва, Т. 5, №3, c.439-440.