Accelerated aging characteristics and service life determination models of composite solid HTPB/AP-based propellant
HTPB/AP bazlı kompozit katı yakıtların hızlandırılmış yaşlanma karakteristiği ve ömür belirleme modelleri
- Tez No: 833432
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ, DR. DEĞER ÇETİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 183
Özet
Yakıt formülasyonunun ve bileşenlerinin doğası ve ayrıca iç ve dış uyaranların etkileri nedeniyle, kompozit katı yakıt formülasyonlarının fiziksel, kimyasal ve balistik özellikleri zamanla değişir. Yakıt yaşlanma mekanizması, her biri yaşlanma davranışı üzerinde belirgin bir etkiye sahip olan çeşitli faktörlerden etkilenir. Yakıt özelliklerini tam olarak anlamak için yaşlanma kavramını anlamak çok önemlidir. Ek olarak, motor geometrisine uygun olarak şekillendirilmiş yakıt özelliklerinin blok bazlı yaşlanma sonuçlarına yansıtılması esastır. Yakıt özelliklerinin öngörülen sınır değerlere veya hizmet ömrüne ulaşacağı süreyi kesin olarak kararlaştırmak için, bu özellik değişikliklerinin değişim oranı ve modeli tanımlanmalıdır. Bu çalışmada, yoğunluk, mekanik ve viskoelastik özellikler, mikroyapısal bütünlük, camsı geçiş sıcaklığı, özgül ısı kapasitesi, kalorifik değer, yanma hızı, sürtünme ve darbe duyarlılığı gibi çeşitli özellikler, yüksek sıcaklıklarda altı aylık bir süre boyunca hidroksil uçlu polibütadien/amonyum perklorat (HTPB/AP) bazlı kompozit yakıt formülasyonlarının hızlandırılmış yaşlanma özelliklerini incelemek ve kavramak için izlenmiştir. Yakıt hizmet ömrünü değerlendirmek için, en belirgin farkın gözlemlendiği mekanik özelliklerden yararlanan dört alternatif hizmet ömrü belirleme modeli kullanılmıştır. Bunun ışığında, yakıt özelliklerindeki değişimi modellemek için girişimde bulunulmuştur. Yakıt yaşlanma mekanizmasının rekabetçi doğası nedeniyle mekanik özelliklerdeki dalgalanmaları simüle etmek için kullanılan Rekabetçi Zincir Kesilmesi/Çapraz Bağlanma modeli ve yakıt sıcaklık geçmişini yaşlanma modeline yansıtan Şiddet İndeksi tabanlı modeller hizmet ömrü belirleme modelleri olarak sıklıkla kullanılan Layton ve Van't Hoff modelleri ile karşılaştırılmışır. Şiddet indeksi bazlı ve Rekabetçi Zincir Kesilmesi/Çapraz Bağlanma modellerinin, yakıtın mekanik özellik değişikliklerini daha doğru bir şekilde temsil ettiği görülmüştür. Yoğunluk, nem, özgül ısı kapasitesi (Cp), camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve hassasiyet özellikleri açısından yaşlanmayla birlikte anlamlı ve tutarlı bir değişiklik gözlenmemiştir. Yakıtın mekanik ve viskoelastik özelliklerinin yaşlanma süresinin artmasıyla önemli ölçüde değiştiği kaydedilmiştir. Motor geometrisine göre şekillendirilen yakıt çubukları, blok bazlı yaşlandırma çalışmasına ek olarak altı ay boyunca ayrıca hızlandırılmış yaşlandırma çalışmasına tabi tutulmuştur. Yakıt çubuklarının yoğunluk, camsı geçiş sıcaklığı, özgül ısı kapasitesi, sertlik ve viskoelastik özellik değişimi bu kapsamda altı aylık bir süre boyunca izlenmiştir. Yakıt çubukları için incelenen özellikler, blok bazında yaşlandırılmış yakıt sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak motor geometrisinin yaşlanmayı nasıl etkilediği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The physical, chemical, and ballistic properties of composite solid propellant formulations change over time as a result of the nature of the propellant formulation and its constituent elements, as well as the effects of internal and external stimuli. The propellant aging mechanism is affected by various factors, each of which has a distinct impact on aging behavior. In order to completely understand the propellant properties, it is crucial to comprehend the notion of aging. Additionally, it is essential that the propellant properties molded in accordance with the motor geometry be reflected in the block-based aging tests. The rate of change and the pattern of these property changes must be identified in order to precisely determine the period of time that the propellant properties will reach the prescribed limit values or the service life. In this study, several properties, including density, moisture content, mechanical and viscoelastic properties, microstructural integrity, glass transition temperature, specific heat capacity, calorific value, burn rate, friction, and impact sensitivity, were monitored at elevated temperatures for a period of six months in order to examine and comprehend the accelerated aging characteristics of hydroxyl-terminated polybutadiene/ammonium perchlorate (HTPB/AP)-based composite solid propellant formulations. In order to assess the service life of the propellant, four alternative service life determination models were used utilizing the mechanical properties where the most apparent change was observed. In light of this, an attempt was made to model the change in propellant properties. The Competitive Chain Scission/Crosslinking model, which is used to simulate fluctuations in mechanical properties due to the competitive nature of the propellant aging mechanism, and the Severity Index-based model, which reflects the propellant temperature history to the aging model, were compared with the Layton and Van't Hoff models, which are frequently used as service life determination models. It has been observed that Severity Index-based and Competitive Chain Scission/Crosslinking models represent propellant mechanical property changes more accurately. In terms of density, moisture, specific heat capacity (Cp), glass transition temperature (Tg), and sensitivity properties with aging no significant and consistent variations were found. It has been noted that the mechanical and viscoelastic characteristics of propellants change dramatically with increasing aging time. Propellant rods that were shaped according to the motor geometry were additionally subjected to an accelerated aging study for six months in addition to the block-based aging study. The density, glass transition temperature, specific heat capacity, hardness, and viscoelastic property change of the propellant rods were monitored for a period of six months. The investigated properties for propellant rods were compared with the propellant results aged on a block basis. As a result, the impact of motor geometry on aging has been identified.
Benzer Tezler
- Determining service life and ageing characteristics of composite solid propellants by their chemical properties
Kompozit katı yakıtların kimyasal özelliklerinin modellenmesiyle servis ömürlerinin ve yaşlanma karakteristiğinin belirlenmesi
YASEMİN KÖSA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Savunma ve Savunma TeknolojileriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ ÜNER
DR. MELİS KESİK
- Silika esaslı üstün yalıtım performansına sahip malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of silica based super insulation materials
CEREN ÖNEY KIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Türkiye'de YİD (yap-işlet-devret) modeli ile yapılan otoyol projelerinin bakımı ve işletilmesi
Operation maintenance for highway built with BOT (build-operate-transfer) model in Turkey
HİLMİ ANIL GÜNDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ERGÜN
- Küreselleşmenin alt merkezlerdeki işlevlerin değişimine etkisi: ortabahçe-ıhlamurdere aksı örneği
The effect of globalization to change functions in sub- centers: ortabahçe- ihlamurdere sample
AYLİN HİLAL YENİDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REYHAN GENLİ YİĞİTER
- Farklı kalitedeki galvanizli çeliklerde fırın sertleştirmesi parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi
The effect of bake hardening parameters to the mechanical properties in variable galvanize steels
GÜRKAN AYTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN