Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng năng lượng và độ bền của thuốc hỏa thuật dùng cho ngòi đạn cao xạ (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ĐOÀN ANH PHAN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TRƯNG NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ BỀN CỦA THUỐC HỎA THUẬT DÙNG CHO NGÒI ĐẠN CAO XẠ Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 62 44 01 19 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 Cô BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ Công trình hoàn thành tại: Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Ngô Văn Giao PGS TS Đặng Văn Đường Phản biện 1: PGS.TS Ngô Thế Khuề Học viện Kỹ thuật quân Phản biện 2: PGS.TS Trần Văn Chung Viện Khoa học Công nghệ quân Phản biện 3: TS Phạm Văn Toại Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/ Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Luận án bảo vệ Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại: Viện Khoa học Công nghệ quân Vào hồi: ……giờ …… ngày tháng…… năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học Công nghệ quân - Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Nguyễn Lê Hoàng (2013), “Một số kết ban đầu nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia đến chất lượng thuốc hỏa thuật”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân số25, tháng 6/2013, trang132-137.2 Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Nguyễn Lê Hoàng (2013) “Nghiên cứu ảnh hưởng độ bền chất cháy kết dính đến chất lượng thuốc hỏa thuật”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng, số 4/2013, trang 1-5 Doan Anh Phan, Ngo Van Giao (2014), “Research effects of particle size of antimony trisulfide on burning rate of pyrotechnic system including potassium perchlorate, lead chromate, and nitrocellulose”, The 3rd Academic conference on natural science for master and PhD students from ASEAN countries 11-15 November 2013 Phnom Penh, Cambodia, ISBN 798-604-913-088-5, P 367-372 Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Đặng Văn Đường (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng cỡ hạt KClO4 đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật MC-2” Tạp chí Hóa học Ứng dụng, số 3/2014, trang 23-26 Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng cỡ hạt KClO4 đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật MK” Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, Đặc san TPTN 14, tháng 10/2014, trang 154-159 Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng cỡ hạt Sb2S3 đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật MK” Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, Đặc san TPTN 14, tháng 10/2014, trang 160-165 Doan Anh Phan, Ngo Van Giao, Dang Van Duong (2016), “ effect of composition on the burning rate of pyrotechnics”, The 4th Academic conference on natural science for master and PhD students from ASEAN countries 15-18 December 2015 Bangkok, Thailand, ISBN 978-604-913-088-5, P 262-272 g MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong quân thuốc hỏa thuật sử dụng làm thuốc mồi cho động tên lửa, thuốc mồi cháy cho trụ giữ chậm, thuốc cháy chậm cho vành giữ chậm, thuốc cho liều vạch đường, pháo hiệu, Trong dân thuốc hỏa thuật sử dụng nghệ thuật giải trí, công nghệ hàn, cắt gọt, cung cấp ôxy, Thuốc hỏa thuật nước ta chủ yếu tự nghiên cứu chế tạo sở phân tích thành phần mẫu thuốc ngòi đạn nước ngoài, chuyển giao công nghệ chưa sản xuất qui mô công nghiệp Cho nên chất lượng thuốc hỏa thuật năm qua không ổn định, chưa đồng lô Nhiều lô ngòi đạn cao xạ bảo quản từ năm đến năm xuất hiện tượng vành tự hủy có thời gian cháy dài quy định, chất lượng lô ngòi bị giảm nhanh chóng Do việc nghiên cứu chế tạo thuốc hỏa thuật cần phải tiến hành cách hệ thống, để thấy rõ ảnh hưởng tỷ lệ thành phần, kích thước hạt thành phần, chất kết dính, phụ gia đến tốc độ cháy thời hạn bảo quản thuốc hỏa thuật nhằm tạo hệ thuốc hỏa thuật có tốc độ cháy ổn định mong muốn, đảm bảo độ hoạt động tin cậy ngòi đạn, đồng thời đề xuất phương pháp xác định dự báo thời hạn bảo quản nhằm tiết kiệm kinh phí khai thác sửa chữa đạn, vấn đề có ý nghĩa khoa học cấp thiết Mục tiêu luận án Đề tài “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng lượng độ bền thuốc hỏa thuật dùng cho ngòi đạn cao xạ” thực nhằm mục tiêu nghiên cứu chế tạo mác thuốc thay cho hệ thuốc hỏa thuật cũ dùng cho vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm, 57 mm tối ưu hóa cỡ hạt, tỷ lệ thành phần, phụ gia để ổn định tăng thời hạn trình bảo quản thuốc hỏa thuật đồng thời đề xuất phương pháp dự báo thời hạn bảo quản Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tính toán,lựa chọn thành phần thuốc hỏa thuật - Khảo sát ảnh hưởng cỡ hạt diện tích bề mặt riêng cấu tử chất cháy, chất ôxy hóa đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật - Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất lượng cấu tử thành phần đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật - Khảo sát trình phân hủy nhiệt thuốc hỏa thuật - Khảo sát ảnh hưởng độ bền chất kết dính nitroxenlulô chất phụ gia an định đến đặc trưng lượng thời hạn bảo quản thuốc hỏa thuật g - Khảo sát thuốc hỏa thuật nén ép vào sản phẩm vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm 57 mm Ý nghĩa khoa học, thực tiễn đóng góp luận án: Kết nghiên cứu luận án góp phần mở hướng nghiên cứu thuốc hỏa thuật cách đánh giá chất lượng thuốc hỏa thuật Bên cạnh kết đạt đóng góp thiết thực cho phát triển chuyên ngành hóa lý thuyết hóa lý, góp phần chủ động việc chế tạo loại thuốc hỏa thuật có chất lượng tốt phục vụ công tác sản xuất ngòi đạn bảo quản lâu dài * Phương pháp nghiên cứu Phương pháp rây sàng cỡ hạt, phương pháp đo thời gian cháy; phương pháp phân tích hóa lý đại (nhiệt lượng cháy, nhiệt độ bùng cháy, DTA, đo phân bố cỡ hạt, đo diện tích bề mặt riêng, EDX, sắc ký khí) phương pháp gia tốc nhiệt ẩm khảo sát đánh giá thời hạn sử dụng * Bố cục luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, luận án gồm ba chương, danh mục tài liệu tham khảo phụ lục Chương I: Tổng quan: Về thuốc hỏa thuật, phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu nước, vấn đề liên quan, nội dung cần giải luận án Chương II: Các phương pháp nghiên cứu: Trình bày phương pháp chuẩn bị mẫu, phương pháp đánh giá phương pháp đo đạc đặc trưng lượng, thời gian cháy Chương III: Kết thảo luận: Chương tập trung giải nội dung nghiên cứu đặt luận án NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chương I: TỔNG QUAN Về thuốc hỏa thuật, phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu nước, vấn đề liên quan, nội dung cần giải luận án CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu luận án hệ thuốc hỏa thuật giữ chậm hệ MC-2 hệ MK-37 2.1.2 Hóa chất Các hóa chất Ấn Độ, Trung Quốc: Kali peclorat, bari cromat, chì cromat, butylaxetat, antimon trisunfua, diphenylamin nitro xenlulo Z195 (Việt Nam); g 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp xác định cỡ hạt theo phương pháp tán xạ laser LA-950 (Horiba – Nhật Bản) 2.2.2 Phương pháp tạo mẫu thuốc hỏa thuật 2.2.3 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng thiết bị xác định diện tích bề mặt hạt chất rắn Nova 2200e hãng Quantachrome, Mỹ; 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiệt thiết bị phân tích nhiệt vi sai DTA 404EP hãng NETZSCH 2.2.5 Phương pháp xác định nhiệt lượng cháy sử dụng máy đo nhiệt lượng PARR 1261, Mỹ 2.2.6 Phương pháp xác định thể tích khí sinh cháy 2.2.7 Phương pháp xác định nhiệt độ bùng cháy thiết bị đo nhiệt độ bùng cháy Tbc Viện TPTN, Việt Nam 2.2.8 Phương pháp xác định tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 2.2.9 Phương pháp đo thời gian cháy ngòi đạn cao xạ 2.2.10 Phương pháp thử nghiệm ảnh hưởng hàm ẩm đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật, hãng Binder, Đức 2.2.11 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng độ bền nhiệt, ẩm đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 2.2.12 Phương pháp gia tốc nhiệt ẩm đánh giá độ bền dự báo thời hạn bảo quản 2.2.13 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng độ bền lý đến thời gian cháy ngòi đạn cao xạ 2.2.14 Xử lý số liệu thực nghiệm CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính toán hệ thuốc hỏa thuật 3.1.1 Tính cân ôxy hệ thuốc Trên sở phần mềm REAL lựa chọn tỷ lệ thành phần cho hệ thuốc hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 sau: MC-2 MK-37 KClO4 : % KClO4 : 11 % PbCrO4 : 80 % BaCrO4 : 78 % Sb2S3 : 15 % Sb2S3 : 11 % NC (cho ngoài) : % NC (cho ngoài) : % Cân ôxy hệ thuốc hỏa thuật chất ôxy hóa KClO4, PbCrO4 BaCrO4 có kết dương (hệ thuốc hỏa thuật thừa ôxy cung cấp cho phản ứng cháy) đảm bảo cho trình cháy ổn định hệ kín 3.1.2 Tính toán hiệu ứng nhiệt Nhiệt lượng cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 MK-37 g = 206,1 kcal; Q MK  37 = 263,4 kcal/kg 2 Kết tính toán nhiệt lượng cháy phản ứng cho thấy phản ứng cháy sinh nhiệt 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng cỡ hạt đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.2.1 Xác định phân bố diện tích riêng bề mặt cỡ hạt chất cháy, chất ôxy hóa Kết đo phân bố cỡ hạt hóa chất thiết bị LA-950 diện tích bề mặt riêng thiết bị Nova 2200e Bảng 3.5: Kết đo phân bố đo diện tích bề mặt riêng cỡ hạt Sb2S3 D.T bề Phân bố cỡ hạt, % mặt Cỡ hạt 60 -75 40-60 20 - 40 10-20 < 10 riêng, m m m m m m2/g 30 10 50 2,980 Qua rây 75 m 30 12 50 3,411 Qua rây 63 m 30 20 50 4,179 Qua rây 39 m 50 50 6,556 Qua rây 20 m Qua rây 10 µm 100 7,032 Bảng 3.6: Kết đo phân bố đo diện tích bề mặt riêng cỡ hạt chất ôxy hóa Diện Phân bố cỡ hạt, % tích bề 40-60 10 -20 Cỡ hạt mặt 60-75 20-40 < 10 riêng, m m m m m m2/g KClO4 15 15 60 4,629 Qua rây 75 m 10 15 15 60 6,607 Qua rây 63 m 15 25 60 7,533 Qua rây 39 m 40 60 8,556 Qua rây 20 m Qua rây 10 µm 100 11,052 BaCrO4 Qua rây 10 µm 100 16,462 PbCrO4 Qua rây 10 µm 100 12,573 Kết đo diện tích bề mặt riêng cho thấy với loại vật liệu, cỡ hạt nhỏ diện tích bề mặt riêng lớn 3.2.2 Ảnh hưởng cỡ hạt Sb2S3 đến đặc lượng xạ thuật thuốc hỏa thuật Q MC g Nhiệt độ bùng cháy, oC Bảng 3.7: Đặc trưng lượng xạ thuật mẫu thuốc hệ MC-2 Đại lượng (tên tiêu) Cỡ hạt Sb2S3 hệ MC-2 75 m 63 m 39 m 20 m 10 m Hàm lượng Sb2S3, % 15 15 15 15 15 Hàm lượng PbCrO4, % 80 80 80 80 80 Hàm lượng KClO4, % 5 5 Hàm lượng NC, % 2 2 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 206,1 205,8 206,5 206,4 206,8 Thể tích khí, l/kg 7,6 7,5 7,3 7,7 7,4 Nhiệt độ bùng cháy, o C 366,4 360,2 352,6 351,4 350,6 Tốc độ cháy trung bình, 1,82 ± 2,06 ± 2,55 ± 2,64 ± 2,65 ± mm/s 0,07 0,05 0,03 0,04 0,03 Bảng 3.8: Đặc trưng lượng xạ thuật mẫu thuốc hệ MK-37 Đại lượng (tên tiêu) Cỡ hạt Sb2S3 hệ MK-37 75 m 63 m 39 m 20 m 10 m Hàm lượng Sb2S3, % 11 11 11 11 11 Hàm lượng BaCrO4, % 78 78 78 78 78 Hàm lượng KClO4, % 11 11 11 11 11 Hàm lượng NC, % 2 2 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,7 243,5 243,8 244,3 244,2 Thể tích khí, l/kg 12,8 12,6 13,1 13 12,8 Nhiệt độ bùng cháy, o C 447,2 436,4 426,2 423,2 422,4 Tốc độ cháy trung bình, 2,67 ± 2,81 ± 3,63 ± 3,94 ± 4,28 ± mm/s 0,03 0,029 0,027 0,025 0,015 Kết bảng 3.7 bảng 3.8 nhận thấy, thay đổi cỡ hạt nguyên liệu Sb2S3 nhiệt lượng cháy 500,0 thể tích sinh khí 450,0 mẫu thuốc không MC-2 400,0 MK-37 thay đổi 350,0 Nhiệt độ bùng cháy Cỡ hạt Sb2S3, µm mẫu thuốc hỏa thuật 300,0 giảm xuống giảm cỡ hạt 20 40 60 80 Hình 3.5: Thay đổi nhiệt độ bùng cháy nguyên liệu Sb2S3 Đồ thị thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt Sb2S3 hình 3.5 cho thấy tiếp tục giảm cỡ hạt Sb2S3 nhiệt độ bùng cháy không thay đổi g Tốc độ cháy, mm/s 5,0 Tốc độ cháy 4,0 thuốc hỏa thuật giảm dần 3,0 MC-2 tăng cỡ hạt nguyên liệu 2,0 MK-37 Sb2S3 Đồ thị hình 3.6 cho 1,0 thấy tốc độ cháy Cỡ hạt Sb2S3, µm ,0 mẫu thuốc hỏa thuật sử dụng 20 40 60 80 cỡ hạt Sb2S3 nhỏ 39 m Hình 3.6: Thay đổi tốc độ cháy thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt Sb2S3 ổn định 3.2.3 Ảnh hưởng cỡ hạt KClO4 đến đặc trưng lượng xạ thuật thuốc hỏa thuật Bảng 3.9: Đặc trưng lượng xạ thuật mẫu thuốc hệ MC-2 Đại lượng (tên tiêu) Cỡ hạt KClO4 hệ MC-2 75 m 63 m 39 m 20 m 10 m Hàm lượng Sb2S3, % 15 15 15 15 15 Hàm lượng PbCrO4, % 80 80 80 80 80 Hàm lượng KClO4, % 5 5 Hàm lượng NC, % 2 2 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 206,1 205,8 206,5 206,4 206,8 Thể tích khí, l/kg 7,6 7,5 7,3 7,7 7,4 Nhiệt độ bùng cháy, o C 352,6 352,0 350,4 348,6 348,0 Tốc độ cháy trung bình, 2,55  2,60  2,72  2,80  2,84  mm/s 0,02 0,026 0,019 0,017 0,017 Bảng 3.10: Đặc trưng lượng xạ thuật mẫu thuốc hệ MK-37 Đại lượng (tên tiêu) Cỡ hạt KClO4 hệ MK-37 75 m 63 m 39 m 20 m 10 m Hàm lượng Sb2S3, % 11 11 11 11 11 Hàm lượng BaCrO4, % 78 78 78 78 78 Hàm lượng KClO4, % 11 11 11 11 11 Hàm lượng NC, % 2 2 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,7 243,2 243,7 244,2 243,6 Thể tích khí, l/kg 12,7 12,7 12,8 12,8 13,1 o Nhiệt độ bùng cháy, C 426,0 424,0 421,0 419,0 418,0 Tốc độ cháy trung bình, 3,63 ± 3,88 ± 4,15 ± 4,25 ± 4,35 ± mm/s 0,03 0,028 0,026 0,025 0,02 10 g Nhiệt độ bùng cháy, oC Nhiệt lượng cháy, kcal/kg Hàm lượng PbCrO4, % 83 82 81 80 79 78 Hàm lượng KClO4, % Hàm lượng NC, % 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 159,6 175,6 191,1 206,4 223,0 236,7 Thể tích khí, l/kg 7,3 7,5 7,4 7,6 7,6 7,5 o Nhiệt độ bùng cháy, C 361,2 357,8 352,2 349,4 348,2 347,2 Tốc độ cháy trung 2,97 3,0 3,1 3,15 bình, mm/s 0,03 0,02 0,01 0,02 Bảng 3.16: Đặc trưng lượng xạ thuật hệ MK-37 Mẫu Đại lượng K24 K25 K26 K20 K27 K28 Hàm lượng Sb2S3, % 11 11 11 11 11 11 Hàm lượng BaCrO4, % 81 80 79 78 77 76 Hàm lượng KClO4, % 10 11 12 13 Hàm lượng NC, % 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 238,6 240,2 242,0 243,7 245,6 247,3 Thể tích khí, l/kg 3,9 6,7 9,5 12,6 15,8 18,9 Nhiệt độ bùng cháy, o C 429,0 427,2 425,6 422,8 420,0 419,8 Tốc độ cháy trung 3,73 4,1 4,26 4,22 bình, mm/s 0,03 0,02 0,01 0,02 Nhiệt lượng cháy hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 tăng dần 300,0 tăng hàm lượng KClO4 250,0 Thể tích sản phẩm 200,0 khí sinh sau cháy MC-2 150,0 MK-37 thuốc hỏa thuật hệ 100,0 MC-2 có thay đổi không 50,0 Hàm lượng KClO4, % lớn thay đổi hàm ,0 lượng KClO4 Đối với 10 12 14 16 thuốc hỏa thuật hệ MK-37 Hình 3.16: Thay đổi nhiệt lượng cháy thay đổi hàm lượng thuốc hỏa thuật theo hàm lượng KClO4 KClO4 thể tích sinh 450,00 sau cháy tăng lớn 400,00 MC-2 Nhiệt độ bùng cháy MK-37 350,00 hai hệ giảm dần theo Hàm lượng KClO4, % chiều tăng hàm lượng 300,00 10 12 14 16 KClO4 Hình 3.17: Thay đổi nhiệt độ bùng cháy thuốc hỏa thuật theo hàm lượng KClO4 11 g Tốc độ cháy, mm/s Kết bảng 3.15, bảng 3.16 hình 3.18 cho thấy tăng hàm lượng KClO4 tốc độ cháy thuốc hỏa thuật tăng, tiếp tục tăng hàm lượng KClO4 tốc độ cháy giảm Vì với hệ thuốc hỏa thuật tăng hàm lượng KClO4 làm cản trở trình tham gia cháy chất ôxy hóa PbCrO4, BaCrO4 dẫn đến 5,00 làm chậm tốc độ cháy 4,00 MC-2 hệ thuốc hỏa thuật Do 3,00 MK-37 tăng hàm lượng KClO4 2,00 tồn giá trị Hàm lượng KClO4, % tốc độ cháy đạt cực đại 1,00 3.4 Xác định lượng 10 12 14 16 hoạt hóa sản phẩm Hình 3.18: Thay đổi tốc độ cháy thuốc hỏa thuật theo hàm lượng KClO4 cháy số hệ thuốc hỏa thuật 3.4.1 Xác định lượng hoạt hóa số THT hệ MC-2, hệ MK-37 Sử dụng phương pháp phân tích nhiệt DTA để nghiên cứu trình phân hủy hệ hỗn hợp hỏa thuật để xác định lượng hoạt hóa Hình 3.20: Biểu đồ phân hủy DTA mẫu C20 với tỷ lệ thành phần % KClO4 (bảng 3.15) Hình 3.30: Biểu đồ phân hủy DTA mẫu K20 với tỷ lệ thành phần 11 % KClO4 (bảng 3.16) Biểu đồ phân hủy nhiệt DTA nhận thấy NC phân hủy khoảng 200 C, khoảng 310 oC KClO4 → KClO3 + 0,5O2, khoảng 610 oC KClO3 → KCl + 1,5O2, nhiệt độ phân hủy Sb2S3 phân hủy 550 oC, nhiệt độ phân hủy PbCrO4 BaCrO4 lớn 850 oC Bảng 3.17: Thông số gia nhiệt mẫu thí nghiệm thuốc hỏa thuật hệ MC-2 Tốc độ Nhiệt độ đỉnh pic (Tm), K gia nhiệt C24 C20 C29 C17 C23 (β) o (bảng 3.15) (bảng 3.15) (bảng 3.15) (bảng 3.13) (bảng 3.13) C/phút 12,5 659,3 662,8 668,1 665,2 661,5 15,0 664,1 673,8 675,3 675,8 670,7 17,5 678,2 680,1 684,2 683,7 677,5 o 12 g 20,0 684,2 686,8 689,5 689,1 684,2 689,5 691,9 696,2 695,8 692,8 Từ số liệu bảng 3.17, áp dụng phương trình Kissinger xác định giá trị lượng hoạt hóa E nêu bảng 3.18 Bảng 3.18: Năng lượng hoạt hóa thuốc hỏa thuật hệ MC-2, kJ/mol Mẫu Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol C24 (bảng 3.15) 69,23 C20 (bảng 3.15) 66,3 C29 (bảng 3.15) 75,49 C17 (bảng 3.13) 76,52 C23 (bảng 3.13) 61,95 Bảng 3.19: Thông số gia nhiệt mẫu thí nghiệm thuốc hỏa thuật hệ MK-37 Tốc độ Nhiệt độ đỉnh pic (Tm), K gia nhiệt K24 K20 K29 K17 K23 (β) o (bảng 3.16) (bảng 3.16) (bảng 3.16) (bảng 3.14) (bảng 3.14) C/phút 2,5 656,3 647,2 636,1 658,2 634,7 5,0 682,2 672,5 659,2 683,6 659,8 7,5 693,8 687,3 678,6 693,3 675,8 10,0 705,4 699,6 691,7 707,7 694,3 12,5 708,5 708,5 706,7 710,8 705,1 Từ số liệu bảng 3.19, áp dụng phương trình Kissinger xác định giá trị lượng hoạt hóa E nêu bảng 3.20 Bảng 3.20: Năng lượng hoạt hóa thuốc hỏa thuật hệ MK-37, kJ/mol Mẫu Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol K24 (bảng 3.16) 104,24 K20 (bảng 3.16) 75,26 K29 (bảng 3.16) 88,87 K17 (bảng 3.14) 105,55 K23 (bảng 3.14) 74,36 Kết cho thấy, lượng hoạt hóa (E) trình phân hủy nhiệt thuốc hỏa thuật có mối quan hệ trái chiều với tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Khi lượng hoạt hóa thuốc hỏa thuật giảm tốc độ cháy (tốc độ phản ứng) thuốc hỏa thuật tăng nghĩa trình cháy hệ thuốc hỏa thuật xảy rễ ràng Khi lượng hoạt hóa tăng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật giảm nghĩa trình cháy hệ thuốc hỏa thuật khó xảy 13 g 3.4.3 Xác định sản phẩm cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 Thuốc hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 đốt bom PARR có độ chân không sau hút (5-10) mgHg Phần khí sau cháy phân tích sắc ký khí để xác định thành phần khí sau cháy phần cặn rắn phương pháp phân tích phổ tán xạ lượng EDX Bảng 3.21: Kết phân tích sản phẩm cháy thuốc hệ MC-2, hệ MK-37 Nguyên tố ĐVT Hệ MC-2 Hệ MK-37 TT hợp chất K lượng Ng tử K lượng Ng tử O % 15,48 59,48 28,88 69,50 Cr % 11,42 11,01 11,41 8,45 Pb % 61,03 16,13 Ba % 52,15 15,37 K % 2,99 5,26 0,25 0,24 Sb % 6,66 3,50 2,58 0,82 Cl % 0,32 0,55 0,44 0,47 S % 2,10 4,07 4,29 5,15 CO2 mol/kg 0,89423 0,46954 10 NO2 mol/kg 0,00681 0,00353 11 SO2 mol/kg 0,00008 0,01016 12 H2S mol/kg 0,00025 0,00053 13 O2 mol/kg 0,04276 0,10808 3.5 Ảnh hưởng độ bền hóa học chất kết dính NC, phụ gia an định đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.5.1 Ảnh hưởng độ bền hóa học chất kết dính NC đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.5.1.1 Ảnh hưởng độ bền hóa học chất kết dính NC đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Sử dụng tỷ lệ thành phần hệ MC-2 có ký hiệu C20 (bảng 3.15) hệ MK-37 có ký hiệu K20 (bảng 3.16) để nghiên cứu Bảng 3.22: Đặc trưng lượng xạ thuật hệ MC-2 Mẫu Đại lượng C30 C31 C32 C33 Độ bền NC, ml NOx/g 2,02 2,06 2,12 2,17 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 205,15 205,34 204,78 204,56 Thể tích khí, l/kg 7,56 7,61 7,58 7,62 Nhiệt độ bùng cháy, o C 348,4, 348,6 348,4 348,8 Tốc độ cháy trung bình, mm/s 3,16 3,16 3,16 3,16 0,03 0,03 0,03 0,03 14 g Bảng 3.23: Đặc trưng lượng xạ thuật thuốc hệ MK-37 Mẫu Đại lượng K30 K31 K32 K33 Độ bền NC, ml NOx/g 2,02 2,06 2,12 2,17 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 244,27 245,19 245,94 246,92 Thể tích khí, l/kg 12,72 12,81 12,67 12,58 Nhiệt độ bùng cháy, o C 422,4 422,6 422,4 422,6 Tốc độ cháy trung bình, mm/s 4,26 4,26 4,26 4,26 0,02 0,03 0,04 0,04 Các kết cho thấy độ bền hóa học NC không làm thay đổi đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.5.1.2 Ảnh hưởng hàm ẩm đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Bảng 3.24: Hàm ẩm ảnh hưởng đến tốc độ cháy hệ MC-2 Mẫu C30 Mẫu C31 Mẫu C32 Mẫu C33 (bảng 3.22) (bảng 3.22) (bảng 3.22) (bảng 3.22) Chu kỳ Mẫu Hàm u, Hàm u, Hàm u, Hàm u, ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s 0 3,16 3,16 3,15 3,15 0,11 3,14 0,12 3,15 0,13 3,14 0,14 3,15 0,18 3,09 0,23 3,06 0,27 3,05 0,31 3,04 0,37 3,04 0,41 2,98 0,53 2,92 0,65 2,91 0,61 2,96 0,68 2,93 0,81 2,85 1,08 2,68 10 0,92 2,94 1,02 2,85 1,17 2,58 1,31 * 12 1,12 2,67 1,27 2,53 1,43 * 1,51 * Bảng 3.25: Hàm ẩm ảnh hưởng đến tốc độ cháy hệ MK-37 Chu kỳ Mẫu K30 Mẫu K31 Mẫu K32 Mẫu K33 Mẫu (bảng 3.23) (bảng 3.23) (bảng 3.23) (bảng 3.23) Hàm u, Hàm u, Hàm u, Hàm ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % 0 4,27 4,26 0 4,27 0,12 4,24 0,14 4,26 0,12 4,24 0,14 0,21 4,15 0,24 4,11 0,21 4,15 0,24 0,43 4,03 0,56 3,87 0,43 4,03 0,56 0,75 3,82 0,89 3,62 0,75 3,82 0,89 10 1,04 3,67 1,21 3,28 10 1,04 3,67 1,21 12 1,27 3,23 1,42 * 12 1,27 3,23 1,42 Ghi chú: * mẫu bị tắt chừng 15 Tốc độ cháy, mm/s Tốc độ cháy, mm/s g 3,20 3,0 Mẫu C30 Mẫu C31 Mẫu C32 Mẫu C33 2,80 2,60 Hàm ẩm, % 2,40 0,5 1,5 4,40 3,90 3,40 Mẫu K30 Mẫu K31 Mẫu K32 Mẫu K33 2,90 2,40 0,5 Hàm ẩm, % 1,5 Hình 3.43: Mối quan hệ tốc độ Hình 3.44: Mối quan hệ tốc độ cháy với hàm ẩm thuốc hỏa cháy với hàm ẩm thuốc hỏa thuật hệ MC-2 thuật hệ MK-37 Kết nghiên cứu cho thấy độ bền hóa học NC không làm thay đổi đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật.Tuy nhiên, sau thời gian bảo quản, chất lượng thuốc hỏa thuật bị thay đổi lớn, đặc biệt độ ổn định thời gian cháy chậm, phụ thuộc vào độ bền chất kết dính nitroxenlulô Khi độ bền nitroxenlulo nguyên liệu tăng lên, độ ổn định thời gian cháy chậm thuốc hỏa thuật tăng lên rõ rệt So sánh hai họ thuốc hỏa thuật có sử dụng chất ôxy hóa KClO4, sử dụng hàm lượng KClO4 lớn khả hút ẩm nhiều Nên sử dụng KClO4 vào họ thuốc hỏa thuật khác cần ý đến hàm lượng KClO4 đưa vào thành phần thuốc tính cho đủ trình cháy xảy nghiên cứu lựa chọn nitroxenlulô có độ bền hóa học (hàm lượng mgNOx/g) thấp khả chống ẩm môi trường tốt 3.5.2 Ảnh hưởng phụ gia an định đến đặc trưng lượng độ bền thuốc hỏa thuật 3.5.2.1 Ảnh hưởng phụ gia an định đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Sử dụng tỷ lệ thành phần thuốc hỏa thuật hệ MC-2 có ký hiệu C30 hệ MK-37 có ký hiệu K30 để nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Bảng 3.26: Ảnh hưởng phụ gia an định đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 Mẫu Đại lượng C30 C34 C35 C36 C37 Phụ gia amin, % (C.N) 0,25 0,5 0,75 1,0 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 205,15 206,34 206,82 207,15 207,75 Thể tích khí, l/kg 7,56 7,61 7,58 7,62 7,62 Nhiệt độ bùng cháy, o C 352,4 351,2 351 351 350,6 Tốc độ cháy trung bình, 3,17  3,17  3,19  3,22  3,28  mm/s 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 16 g Bảng 3.27: Ảnh hưởng phụ gia an định đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MK-37 Mẫu Đại lượng K30 K34 K35 K36 K37 Phụ gia amin, % (C.N) 0,25 0,5 0,75 1,0 Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,27 246,78 247,29 248,97 249,76 Thể tích khí, l/kg 13,12 13,21 13,47 13,58 13,96 Nhiệt độ bùng cháy, o C 422,4 422,4 422,4 422 422 Tốc độ cháy trung bình, 4,26  4,27  4,29  4,33  4,38  mm/s 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 Kết cho thấy, tăng hàm lượng phụ gia làm tăng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Điều phù hợp với kết đo đặc trưng lượng Do thuốc hỏa thuật có cân ôxy dương lớn, bổ sung phụ gia, trình cháy triệt để Bản thân phụ gia hợp chất hữu nên tham gia vào trình cháy chất cháy, làm tăng nhiệt lượng cháy tăng sản phẩm khí sinh cháy, làm cho mẫu thuốc dễ bắt cháy, khả trì trình cháy đảm bảo Như vậy, khả bắt cháy trì cháy mẫu thuốc bổ sung phụ gia tốt mẫu thuốc phụ gia Với mẫu thuốc C37 K37 có tốc độ cháy lớn so với yêu cầu thuật đặt không tiến hành chạy thử nghiệm môi trường để đánh giá 3.5.2.2 Ảnh hưởng phụ gia an định đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật sau thử nghiệm ẩm Bảng 3.28: Ảnh hưởng phụ gia an định đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 sau thử nghiệm ẩm Chu kỳ Mẫu C30 Mẫu C33 Mẫu C34 Mẫu C35 Mẫu (bảng 3.26) (bảng 3.26) (bảng 3.26) (bảng 3.26) Hàm u, Hàm u, Hàm u, Hàm u, ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s 0 3,16 3,17 3,19 3,22 0,11 3,14 0,12 3,17 0,11 3,18 0,12 3,21 0,18 3,09 0,17 3,13 0,16 3,15 0,15 3,16 0,37 3,04 0,35 3,09 0,34 3,10 0,34 3,13 0,61 2,96 0,43 3,01 0,40 3,08 0,38 3,05 10 0,92 2,94 0,71 2,93 0,57 2,95 0,51 2,96 12 1,12 2,67 0,97 2,78 0,92 2,84 0,85 2,91 Bảng 3.29: Ảnh hưởng phụ gia an định đến tốc độ cháy hệ MC-2 sau thử nghiệm ẩm 17 g Tốc độ cháy, mm/s 10 12 Mẫu K30 Mẫu K34 Mẫu K35 Mẫu K36 (bảng 3.27) (bảng 3.27) (bảng 3.27) (bảng 3.27) Hàm u, Hàm u, Hàm u, Hàm u, ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s 4,27 4,27 4,29 4,33 0,12 4,24 0,11 4,26 0,12 4,23 0,12 4,27 0,21 4,15 0,20 4,17 0,18 4,20 0,17 4,23 0,43 4,03 0,38 4,07 0,36 4,09 0,34 4,12 0,75 3,82 0,64 3,95 0,61 3,98 0,53 4,01 1,04 3,67 0,76 3,82 0,75 3,87 0,71 3,92 1,27 3,23 1,17 3,51 1,08 3,67 0,98 3,72 3,30 Mẫu C30 C30 Mẫu Mẫu Mẫu C33 C34 Mẫu Mẫu C34 C35 Mẫu Mẫu C35 C36 3,10 2,90 2,70 Hàm ẩm, % 2,50 0,5 1,5 Hình 3.45: Ảnh hưởng chất phụ gia an định đến tốc độ cháy hệ MC-2 sau thử nghiệm ẩm Tốc độ cháy, mm/s Chu kỳ Mẫu 4,5 3,5 Mẫu K30 Mẫu K34 Mẫu K35 Mẫu K36 Hàm ẩm, % 2,5 0,5 1,5 Hình 3.46: Ảnh hưởng chất phụ gia an định đến tốc độ cháy hệ MK-37 sau thử nghiệm ẩm Các kết nghiên cứu cho thấy, sau thời gian bảo quản, chất lượng thuốc hỏa thuật bị thay đổi lớn, đặc biệt độ ổn định tốc độ cháy, phụ thuộc vào chất kết dính nitroxenlulô nguyên liệu đưa chất phụ gia diphenyl amin từ (0,5  0,75) % vào độ ổn định tốc độ cháy thuốc hỏa thuật tăng lên rõ rệt Tuy nhiên kết nghiên cứu mở hướng cho phép nâng cao chất lượng thuốc hỏa thuật cháy chậm nói chung 3.6 Nghiên cứu ứng dụng kết nghiên cứu vào chế tạo thuốc hỏa thuật Bảng 3.30: Tỷ lệ thành phần thuốc hoả thuật Thành phần% Tên mẫu Phụ gia KClO4 BaCrO4 PbCrO4 Sb2S3 NC Thuốc MC-2 80 15 1,5 0,5 Thuốc MK-37 11 78 11 1,5 0,5 Sản phẩm thuốc hỏa thuật sau chế tạo kiểm tra nhiệt lượng cháy, thể tích khí sau cháy, nhiệt độ bùng cháy thời gian cháy 18 g 3,5 3,0 Độ ẩm Độ ẩm60 60%% Độ ẩm Độ ẩm70 70%% Độ ẩm Độ ẩm 80 80%% Độ ẩm90 90%% Độ ẩm 2,5 2,0 25 40 Nhiệt độ, oC 55 70 Hình 3.48: Ảnh hưởng nhiệt độ độ độ ẩm ẩm đến tới tốc tốc độ độ cháy cháy của thuốc thuốc hỏa hỏa thuật hệ MC-2 Tốc độ cháy, mm/s Tốc độ cháy, mm/s Bảng 3.31: Kết đặc trưng lượng xạ thuật thuốc hệ MC2, hệ MK-37 T Tên thuốc Nhiệt lượng Thể tích khí Nhiệt độ Mật độ Tốc độ T hỏa thuật cháy, sinh sau bùng rắc, cháy trung kcal/kg cháy, l/kg cháy, oC g/cm3 bình, mm/s MC-2 206,7 7,6 351 1,656 3,19 0,01 MK-37 247,3 12,9 422 1,205 4,29  0,01 3.6.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Bảng 3.32: Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm tới tốc độ cháy hệ MC-2 Nhiệt Tốc độ cháy, mm/s độ, o C Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 25 3,19  0,01 3,18  0,01 3,15  0,02 3,10  0,05 40 3,21  0,01 3,20  0,01 3,13  0,03 3,06  0,05 55 3,23  0,01 3,11  0,04 2,98  0,05 3,25  0,01 70 3,28  0,01 3,26  0,01 3,08  0,05 2,95  0,05 Bảng 3.33: Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến tốc độ cháy hệ MK-37 Nhiệt Tốc độ cháy, mm/s độ, o C Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 25 4,29  0,01 4,27  0,01 4,25  0,03 4,21  0,10 40 4,29  0,01 4,22  0,05 4,18  0,12 4,32  0,01 55 4,35  0,01 4,33  0,01 4,18 0,08 4,13  0,15 70 4,39  0,01 4,14  0,10 3,92  0,18 4,41  0,01 5,0 4,0 Độ ẩm Độ ẩm6060%% Độ ẩm Độ ẩm70 70%% Độ ẩm 80 80%% Độ ẩm Độ ẩm90 90%% Độ ẩm 3,0 2,0 25 40 Nhiệt độ,oC 55 70 Hình 3.49: Ảnh hưởng nhiệt độ độ độ ẩm ẩm đến tới tốc tốc độ độ cháy cháy của thuốc thuốc hỏa hỏa thuật hệ MK-37 Kết cho thấy nhiệt độ tăng độ ẩm nhỏ 70 % tốc độ cháy tăng Khi tăng nhiệt độ độ ẩm lớn 70 % tốc độ cháy giảm Ở nhiệt độ độ ẩm tăng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật giảm 19 g 3,50 Tốc độ cháy, mm/s Tốc độ cháy, mm/s tiêu hao lượng cung cấp cho trình cháy phải đuổi hàm lượng ẩm khỏi thuốc hỏa thuật 3.6.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật * Tại nhiệt độ 40 oC với độ ẩm khác Bảng 3.34: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MC-2 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 3,21  0,01 3,21  0,01 3,21  0,01 3,21  0,01 3,25  0,01 3,23  0,01 3,20  0,01 3,14  0,01 14 3,25  0,01 3,23  0,01 3,15  0,01 3,07  0,05 21 3,26  0,01 3,24  0,01 3,11  0,01 2,97  0,07 28 3,26  0,01 3,24  0,01 3,06  0,02 2,85  0,1 35 3,27  0,01 3,24  0,01 2,93  0,03 2,74  0,2 42 3,27  0,01 3,25  0,02 2,82  0,04 2,62  0,3 Bảng 3.35 Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MK-37 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,32  0,01 4,30  0,01 4,28  0,01 4,15  0,03 14 4,33  0,01 4,30  0,01 4,25  0,01 4,01  0,05 21 4,33  0,01 4,30  0,01 4,22  0,02 3,87  0,07 28 4,33  0,01 4,31  0,01 4,13  0,03 3,74  0,10 35 4,33  0,01 4,31  0,02 3,95  0,05 3,51  0,20 42 4,33  0,01 4,31  0,03 3,79  0,06 3,23  0,30 3,25 3,0 Độ ẩm 60 Độ 60% % Độ ẩm 70 Độ 70% % Độ ẩm 80 Độ 80% % Độ ẩm 90 Độ 90% % 2,75 2,50 2,25 4,50 4,0 3,50 Độ ẩm ẩm 60 Độ 60 % % Độ ẩm ẩm 70 Độ 70 % % Độ ẩm ẩm 80 Độ 80 % % Độ ẩm ẩm 90 Độ 90 % % 3,0 2,50 Thời gian, h Time, h 2,0 2,0 14 21 28 35 42 Hình 3.50: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 40 oC đến tốc độ cháy thuốc hệ MC-2 với độ ẩm khác 14 21 28 35 42 Hình 3.51: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 40 oC đến tốc độ cháy thuốc hệ MK-37 với độ ẩm khác Kết cho thấy nhiệt độ 40 oC thời gian lưu mẫu tăng tốc độ 20 g cháy thuốc hỏa thuật giảm Vì độ ẩm tăng lên làm cho màng bao bọc NC không tác dụng, chất ôxy hóa hệ thuốc hỏa thuật dễ nhiệm ẩm * Tại nhiệt độ 55 oC với độ ẩm khác Bảng 3.36: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MC-2 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 3,19  0,01 3,19  0,01 3,19  0,01 3,19  0,01 3,25  0,01 3,23  0,01 3,20  0,01 3,08  0,01 14 3,25  0,01 3,23  0,01 3,13  0,01 2,94  0,03 3,26  0,01 3,24  0,01 3,08  0,01 2,82  0,05 21 28 3,26  0,01 3,27  0,01 3,24  0,01 3,25  0,01 2,96  0,02 2,82  0,03 2,71  0,07 2,59  0,10 4,33  0,01 4,33  0,01 4,30  0,01 4,31  0,02 3,94  0,04 3,86  0,07 3,75  0,07 3,62  0,10 4,33  0,01 4,31  0,03 3,57  0,10 3,05  0,20 35 3,27  0,01 3,25  0,02 2,71  0,05 2,42  0,20 42 Bảng 3.37: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MK-37 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,35  0,01 4,33  0,01 4,27  0,01 4,13  0,01 14 4,32  0,01 4,30  0,01 4,18  0,01 4,02  0,03 4,33  0,01 4,30  0,01 4,03  0,01 3,91  0,05 21 28 3,50 Tốc độ cháy, mm/s Tốc độ cháy, mm/s 35 42 3,0 2,50 Độẩm ẩm60 60% % Độ Độ Độẩm ẩm70 70% % Độ Độẩm ẩm80 80% % Độ Độẩm ẩm90 90% % 2,0 1,50 Thời gian, h 1,0 5,0 4,0 Độ ẩm ẩm 60 60 % % Độ Độ ẩm ẩm 70 70 % % Độ Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 3,0 2,0 Thời gian, h 1,0 0 14 21 28 35 42 Hình 3.52: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 55 oC đến tốc độ cháy thuốc hệ MC-2 với độ ẩm khác 14 21 28 35 42 Hình 3.53: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 55 oC đến tốc độ cháy thuốc hệ MK-37 với độ ẩm khác * Tại nhiệt độ 70 oC với độ ẩm khác 21 g Bảng 3.38: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MC-2 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 3,19  0,01 3,19  0,01 3,19  0,01 3,19  0,01 3,28  0,01 3,26  0,01 3,11  0,01 2,95  0,01 14 3,28  0,01 3,26  0,01 3,03  0,01 3,11  0,03 3,29  0,01 3,27  0,01 2,92  0,08 2,96  0,08 21 3,29  0,01 3,30  0,01 28 3,27  0,02 3,28  0,04 2,81  0,10 2,73  0,14 2,87  0,10 2,74  0,30 35 3,30  0,01 3,28  0,05 2,51  0,20 2,32  0,40 42 Bảng 3.39: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy hệ MK-37 Thời gian, Tốc độ cháy, mm/s Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 % 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01 4,41  0,01 4,39  0,01 4,23  0,01 3,92  0,08 14 4,32  0,01 4,30  0,01 4,12  0,01 3,78  0,20 4,33  0,01 4,30  0,02 4,01  0,01 3,61  0,30 21 28 4,30  0,05 4,31  0,06 4,33  0,01 4,31  0,08 3,50 Tốc độ cháy, mm/s Tốc độ cháy, mm/s 35 42 4,33  0,01 4,33  0,01 3,0 Độẩm ẩm60 60%% Độ Độẩm ẩm70 70%% Độ Độẩm ẩm80 80%% Độ Độ Độẩm ẩm90 90%% 2,50 2,0 1,50 3,84  0,10 3,63  0,20 3,37  0,40 3,04  0,60 3,24  0,40 2,85  0,80 5,0 4,0 Độ ẩm ẩm 60 60 % % Độ Độ ẩm ẩm 70 70 % % Độ Độ ẩm ẩm 80 80 % % Độ Độ ẩm ẩm 90 90 % % Độ 3,0 2,0 Thời gian, h Thời gian, h 1,0 1,0 14 21 28 35 42 Hình 3.54: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 70 oC đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 với độ ẩm khác 14 21 28 35 42 Hình 3.55: Ảnh hưởng thời gian lưu mẫu nhiệt độ 70 oC đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MK-37 với độ ẩm khác Kết cho thấy thời gian lưu mẫu tăng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật giảm Nghĩa độ ẩm tăng lên làm cho chất ôxy hóa hệ thuốc hỏa thuật dễ bị nhiệm ẩm 3.6.3 Ảnh hưởng điều kiện bảo quản đến thời hạn sử dụng thuốc hỏa thuật 22 g Bảng 3.40: Tốc độ cháy thuốc hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 qua thử nghiệm môi trường nhiệt ẩm Chu kỳ Tốc độ cháy mm/s Thuốc 10 12 14 MC-2 3,19 3,18 3,15 3,10 3,08 2,99 2,91 MK-37 4,29 4,23 4,20 4,16 4,09 4,02 3,89 Kết bảng 3.40 cho thấy, sau thử nghiệm môi trường nhiệt ẩm, tốc độ cháy thuốc hỏa thuật biến đổi theo hướng giảm dần 3.6.4 Nghiên cứu ứng dụng thuốc hỏa thuật vào sản phẩm Bảng 3.41: Kết đo thời gian cháy thuốc hỏa thuật ngòi đạn cao xạ T Hạng mục Số lượng Thời gian cháy, s Ghi T (cái) Đo thời gian 20 9,95; 10,15; 10,23; 10,91; Bắt cháy 100 % cháy Thời gian 9,82; 10,30; 9,98; 10,82; vành tự hủy 10,36; 10,71 10,18; 10,34; cháy từ (9,0  MG-37 10,86; 10,42; 10,34 10,76; 12,0) s 10,38; 10,71; 10,38; 9,60 Đạt yêu cầu Đo thời gian 20 15,19; 16,14; 14,62; 15,23; Bắt cháy 100 % cháy Thời gian 14,58 14,92; 14,43; 15,36; vành tự hủy cháy từ 15,75; 15,26 15,73; 14,75; MG-57 15,13; 15,24; 15,39 14,82; (13,516,5) s 15,28; 15,63; 14,69; 15,31 Đạt yêu cầu Kết thử nghiệm cho thấy nén ép thuốc hỏa thuật hệ MK-37, hệ MC-2 vào vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm, 57 mm Với chế độ công nghệ nén ép theo vẽ sản phẩm, điều kiện thử nghiệm Kết cho thấy thời gian cháy loại thuốc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sản phẩm, độ tin cậy cao, thời gian cháy ổn định 3.6.5 Thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng độ bền lý đến thời gian cháy ngòi đạn cao xạ 3.6.5.1 Thử nghiệm độ bền rung đến thời gian cháy ngòi đạn cao xạ Bảng 3.42: Kết đo thời gian cháy ngòi đạn cao xạ qua thử nghiệm bền rung T Hạng mục Số lượng Thời gian cháy, s Ghi T (cái) Đo thời gian 15 Bắt cháy 100 % 10,35; 10,81; 10,43; 9,99 cháy Thời gian 10,62; 10,90; 11,28; 10,38 vành tự hủy cháy từ (9,0  10,76; 10,28; 9,84; 10,37 MG-37 12,0) s 10,92; 10,84; 9,76 Đạt yêu cầu 23 g Đo thời gian cháy vành tự hủy MG-57 15 Bắt cháy 100 % 14,73; 15,01; 15,82; 14,28; Thời gian 15,25; 15,34; 15,60; 15,31; cháy từ 15,29; 15,86; 15,62; 15,46; (13,516,5) s 14,98; 15,24; 15,31 Đạt yêu cầu 3.6.5.2 Thử nghiệm độ bền va đập đến thời gian cháy ngòi đạn cao xạ Bảng 3.43: Kết đo thời gian cháy ngòi đạn cao xạ qua thử nghiệm độ bền va đập Số lượng TT Hạng mục Thời gian cháy, s Ghi (cái) Đo thời gian 10 10,84; 9,87; 10,34; Bắt cháy 100 % cháy 10,39; 10,28; 10,78; Thời gian cháy vành tự hủy 10,52; 10,19; 10,68; từ (9,0  12,0) s MG-37 10,92 Đạt yêu cầu Đo thời gian 10 15,18; 14,93; 15,91; Bắt cháy 100 % cháy 15,38; 14,84; 15,27; Thời gian cháy vành tự hủy 15,08; 15,69; 15,17; từ (13,516,5) s MG-57 14,31 Đạt yêu cầu Thuốc hoả thuật hệ MC-2, hệ MK-37 ứng dụng nén ép cho sản phẩm vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm, 57 mm thử nghiệm tĩnh, thử nghiệm bền rung, bền va đập theo tiêu chuẩn đo thời gian cháy ngòi đạn cao xạ Kết đo thời gian cháy cho thấy sản phẩm bắt cháy tốt có thời gian ổn định, tin cậy đáp ứng yêu cầu theo tài liệu thiết kế Tóm lại: Quá trình nghiên cứu chứng minh cách chọn loại chất (các phần tử), lượng chât (từng phần tử) hệ thuốc hỏa thuật, chủ yếu hệ MC-2 MK-37 (vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm 57 mm) ảnh hưởng kích thước hạt đến đặc trưng lượng tốc độ cháy hệ Kết nghiên cứu chứng minh qua điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, thời gian) cụ thể để rút độ bền sử dụng hệ thuốc hỏa thuật lựa chọn Đã chứng minh khả chế tạo thuốc hỏa thuật nước, góp phần xác định vai trò chuyên ngành Thuốc phóng, Thuốc nổ nước ta Từ kết nghiên làm sở khoa học để tiến hành nghiên cứu lựa chọn cách thuốc hỏa thuật sản xuất thuốc hỏa thuật có chất lượng tốt cho phương tiện chiến đấu huấn luyện Quân đội cần KẾT LUẬN Với nội dung thực Luận án đạt kết đóng góp sau: I Những kết 24 g Đã nghiên cứu cách hệ thống ảnh hưởng cỡ hạt, chất lượng cấu tử thành phần đến đặc trưng lượng tốc độ cháy hai họ thuốc hỏa thuật hệ MC-2 hệ MK-37 - Cỡ hạt Sb2S3, KClO4 tăng từ 10 µm đến 75 µm, diện tích bề mặt riêng giảm dần, thuốc hỏa thuật cháy khó dần, nhiệt độ bùng cháy tăng dần, tốc độ cháy giảm dần, nhiệt lượng cháy không đổi - Khi hàm lượng Sb2S3 thuốc hỏa thuật tăng, nhiệt độ bùng cháy thuốc hỏa thuật giảm, nhiệt lượng cháy thuốc tăng tốc độ cháy trung bình thuốc hỏa thuật tăng - Khi hàm lượng KClO4 thuốc hỏa thuật tăng, nhiệt độ bùng cháy thuốc hỏa thuật giảm, nhiệt lượng cháy thuốc tăng tốc độ cháy trung bình thuốc hỏa thuật có giá trị cực đại (3,18 ± 0,08) mm/s với thuốc hỏa thuật hệ MC-2 ứng với hàm lượng KClO4: % (4,26 ± 0,08) mm/s với thuốc hỏa thuật hệ MK-37 ứng với hàm lượng KClO4: 11 % - Khi hàm lượng NC thuốc hỏa thuật tăng, nhiệt lượng cháy tốc độ cháy trung bình thuốc hỏa thuật tăng, nhiệt độ bùng cháy giảm, thể tích khí sinh sau cháy tăng, nên cần phải lựa chọn hàm lượng NC phù hợp (1,5 %) Môi trường nóng ẩm ảnh hưởng lớn đến tốc độ cháy dự báo thời hạn bảo quản thuốc hỏa thuật Khi tăng độ bền hóa học NC, độ ổn định thời gian cháy chậm thuốc hỏa thuật tăng Trong điều kiện độ ẩm tương đối không khí tương đối nhỏ 70 %, tốc độ cháy thuốc hỏa thuật ổn định, lưu giữ khoảng 10 năm Đã sử dụng phương pháp phân tích nhiệt nghiên cứu trình phân hủy nhiệt số hệ thuốc hỏa thuật, tính toán lượng hoạt hóa hệ MC-2 khoảng (61,95 đến 76,52) kJ/mol họ thuốc hệ MK-37 khoảng (74,36 đến 105,55) kJ/mol kết phù hợp với kết luận phần Đã bước đầu ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tiễn chế tạo thuốc hỏa thuật chế thử vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm 57 mm có độ ổn định cao II Những đóng góp luận án Nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng tỷ lệ thành phần, hàm lượng cỡ hạt (diện tích bề mặt riêng) chất cháy Sb2S3 KCIO4 đến nhiệt độ bùng cháy, nhiệt lượng cháy tốc độ cháy hai hệ thuốc hỏa thuật sử dụng cho vành cháy chậm đạn cao xạ 37 mm 57 mm Vai trò chất chất kết dính phụ gia ổn định diphenyl amin trình bảo quản thuốc hỏa thuật Xác định lượng hoạt hóa 02 hệ thuốc hỏa thuật phương pháp DTA bên cạnh thông số phân hủy thuốc Đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm, thời gian đến độ bền, tính thời hạn bảo quản thuốc III Hướng nghiên cứu luận án - Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo thuốc hỏa thuật - Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp đánh giá thời hạn sử dụng, bảo quản thuốc hỏa thuật, hỏa cụ ... chữa đạn, vấn đề có ý nghĩa khoa học cấp thiết Mục tiêu luận án Đề tài Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng lượng độ bền thuốc hỏa thuật dùng cho ngòi đạn cao xạ thực nhằm mục tiêu nghiên. .. 3.5 Ảnh hưởng độ bền hóa học chất kết dính NC, phụ gia an định đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.5.1 Ảnh hưởng độ bền hóa học chất kết dính NC đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc. .. kết cho thấy độ bền hóa học NC không làm thay đổi đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật 3.5.1.2 Ảnh hưởng hàm ẩm đến tốc độ cháy thuốc hỏa thuật Bảng 3.24: Hàm ẩm ảnh hưởng đến tốc độ cháy