xạ khỏc nhau
Hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại được nghiờn cứu sử dụng gắn trờn mục tiờu bay giả, dựng cho huấn luyện, thử nghiệm cỏc tờn lửa cú đầu tự dẫn hồng ngoại như tờn lửa phũng khụng tầm thấp. Để cú thể sử dụng hiệu quả hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại trong huấn luyện, thử nghiệm tờn lửa phũng khụng tầm thấp hiện cú, với cỏc điều kiện khỏc nhau về tầm bắn cũng như tốc độ của mục tiờu bay cú gắn cỏc hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại, ta cần cung cấp cho người sử dụng thụng tin về ảnh hưởng của khoảng cỏch đến mục tiờu bay và cường độ phỏt xạ hồng ngoại (thụng qua độ rọi năng lượng, cũn gọi là độ chiếu sỏng) mà phần thu của đầu tự dẫn hồng ngoại nhận được từ hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại lắp trờn mục tiờu bay đú.
Sự suy giảm độ rọi năng lượng (hay cường độ phỏt xạ) theo khoảng cỏch đến mục tiờu như trờn hỡnh 3.22 tuõn theo quy luật suy giảm theo bỡnh phương khoảng cỏch [88]:
E’/E = X2/X’ 2 (3.1)
Trong đú: X, X’ là cự ly quan sỏt
ϑ
x x'
A
B' B
Hỡnh 3.22: Sơđồ nghiờn cứu ảnh hưởng của cự ly quan sỏt đến cường độ phỏt xạ hồng ngoại: A - Nguồn bức xạ; B và B’ - Mặt chiếu xạ
(B và B’ cú diện tớch là S và S’ tương ứng với gúc khối ϑ).
Đõy chớnh là định luật tỷ lệ nghịch bỡnh phương khoảng cỏch đối với cường độ phỏt xạ hồng ngoại (thụng qua độ rọi năng lượng bức xạ E) cho trường hợp nguồn bức xạ là nguồn điểm, với giả thiết là dũng bức xạ khụng bị hấp thu và khuyếch tỏn khi đi xuyờn qua lớp khớ quyển.
Định luật nờu trờn cú ý nghĩa thực tiễn quan trọng: dựa vào cụng thức (3.1), cú thể xỏc định được độ rọi năng lượng ở cỏc khoảng cỏch khỏc nhau trờn cơ sở xỏc định độ rọi năng lượng bức xạ ở một khoảng cỏch nào đú:
E(X) = E(XĐO) * (XĐO / X)2 (3.2) Trong cụng thức trờn E(XĐO) là kết quả thực nghiệm đo độ rọi năng lượng bức xạ tại khoảng cỏch XĐO
Trong thực tế dũng bức xạ khi đi qua lớp khớ quyển bị suy giảm theo định luật Bugera – Lamberta:
Φ = τ * Φo = Φo * e- α * D (3.3)
Trong đú:
Φo _ dũng bức xạ đầu vào lớp khụng khớ;
α - hệ số suy giảm dũng bức xạ cho 1 đơn vị chiều dầy lớp khụng khớ;
α = αHT + αKT ;
αHT – hệ số suy giảm do khớ quyển hấp thu bức xạ;
αKT - hệ số suy giảm do khớ quyển khuyếc tỏn dũng bức xạ; D – chiều dày lớp khụng khớ.
Hệ số suy giảm α phụ thuộc vào cỏc thụng số trạng thỏi, thành phần, độ ẩm của lớp khớ quyển. Hệ số α cho cỏc bước súng khỏc nhau là rất khỏc nhau. Điều này cho thấy giỏ trị của độ rọi năng lượng bức xạ E, xỏc định theo cụng thức (3.1) cú giỏ trị cao hơn giỏ trị thực do dũng bức xạ bị hấp thu và khuyếch tỏn khi đi xuyờn qua lớp khớ quyển.
Kết quả thử nghiệm cường độ phỏt xạ (thụng qua độ rọi năng lượng) theo khoảng cỏch đo khỏc nhau (800m, 1000m và 2000m) của hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại nghiờn cứu so với kết quả tớnh toỏn được thể hiện trờn bảng 3.18. Trong đú, để xỏc định cường độ bức xạ (thụng qua độ rọi năng lượng E) ở khoảng cỏch 800m và 2000m theo cụng thức (3.1), lấy giỏ trị E(XĐO) = ETB(1000m), ta được:
E(800m) = 74,28.10-10 w/cm2; E(2000m) = 11,88.10-10 w/cm2..
Bảng 3.18: So sỏnh cường độ phỏt xạ của hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại ở cỏc khoảng cỏch đo khỏc nhau giữa tớnh toỏn và thực tế
TT Ngày thử Mẫu thử Khoảng cỏch đo, m Cường độ phỏt xạ trung bỡnh thực tế, W/cm2 Cường độ phỏt xạ theo tớnh toỏn, W/cm2 1 02/10/2008 Hỏa cụ Φ19 800 72.10-10 74,28.10-10 2 11/8/2009 Hỏa cụ Φ19 1.000 56,1.10-10 56,1.10-10 3 11/8/2009 Hỏa cụ Φ19 2.000 9,95.10-10 11,88.10-10
Rừ ràng rằng kết quả xỏc định độ rọi năng lượng E theo cụng thức (3.6) là phự hợp với cỏc kết quả thử nghiệm. Điều đú cho phộp sử dụng hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại đó nghiờn cứu gắn trờn mục tiờu giả vào huấn luyện, thử nghiệm tờn lửa mang đầu tự dẫn hồng ngoại ở những khoảng cỏch khỏc nhau.
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiờn cứu của luận ỏn rỳt ra những kết luận sau: 1. Tỷ lệ thành phần chất kết dớnh cao phõn tử – PVC, PVAc, NC- dựng trong thuốc hỏa thuật hồng ngoại ở tỷ lệ 2% khụng làm thay đối đỏng kể đặc trưng năng lượng và khi chỏy vẫn phỏt xạ hồng ngoại vựng 3 ữ 5àm và 8 ữ 14àm. Trong đú hợp chất cao phõn tử PVC tạo cho thuốc hỏa thuật cú độ bền cơ học cao nhất (độ bền nộn 154.3N) và độ hỳt ẩm thấp nhất (sau 42 chu kỳ nhiệt ẩm, độ hỳt ẩm 4,26%). Khi tăng tỷ lệ chất kết dớnh PVC, PVAc, NC lờn đến 5% và 10%, đó cú sự khỏc biệt về đặc trưng năng lượng và cơ lý nhưng vẫn tuõn theo quy luật trờn.
Việc chọn PVC làm chất kết dớnh cho thuốc hỏa thuật phỏt xạ hồng ngoại đỏp ứng yờu cầu chế tạo THT phỏt xạ hồng ngoại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Khi tăng hàm lượng chất kết dớnh PVC từ 1 đến 10% thỡ độ bền nộn và thể tớch sản phẩm khớ tăng tương ứng từ 75N đến 150N và từ 120,68 l/kg đến 175,07 l/kg cũn nhiệt độ bựng chỏy và nhiệt lượng chỏy giảm dần.
Cực đại phổ hồng ngoại cú xu hướng chuyển dịch về phớa bước súng dài, cường độ phỏt xạ trong vựng 3 ữ 5àm giảm đi cũn trong vựng 8 ữ 14àm thỡ tăng lờn.
Hàm lượng PVC phự hợp là 5 ữ 7%.
3. Khối lượng phõn tử của PVC cú ảnh hưởng rừ rệt đến chế độ cụng nghệ chế tạo thỏi thuốc hỏa thuật phỏt xạ hồng ngoại. Khối lượng phõn tử PVC tăng từ 43.000 đến 223.000 thỡ thời gian hũa tan và độ nhớt của dung dịch tăng (tương ứng từ 11,1772cP đến 46,8692cP và từ 30s đến 230s), trong khi đú thời gian xuyờn kim tăng dần đến 317s sau đú lại giảm.
Khối lượng phõn tử của PVC tối ưu là 80.000 vừa phự hợp cho chế độ cụng nghệ vừa bảo đảm độ bền nộn cao, độ hỳt ẩm thấp.
4. Tỷ lệ bột hợp kim Al-Mg trong thuốc hỏa thuật phỏt xạ hồng ngoại (dựng PVC làm chất kết dớnh tăng) làm cho nhiệt lượng chỏy, nhiệt độ chỏy tăng, cường độ phỏt xạ tăng trong vựng 0,7 ữ 1,7àm. Cỡ hạt hợp kim Al-Mg giảm thỡ tốc độ chỏy tăng. . Tỷ lệ bột hợp kim Al-Mg laf 40PKL, kớch thước lọt qua rõy 120mesh đến 140mesh là phự hợp.
5. Đơn thành phần tối ưu của thuốc hỏa thuật phỏt xạ hồng ngoại (theo phần khối lượng) KClO4 (15), KNO3 (29), bột B (8), bột Si (8), bột hợp kim Al-Mg (40), PVC (5). Chế độ cụng nghệ chế tạo hỏa thuật và hỏa cụ phỏt xạ hồng ngoại thớch hợp với ỏp lực nộn được chọn là 1.750 ữ 2.250 KG/cm2 và thực hiện theo cụng nghệ bỏn ướt.
6. Thuốc hỏa thuật và hỏa cụ do kết quả nghiờn cứu của luận ỏn chế tạo ra đỏp ứng nhu cầu thực tiễn, cú nhiệt độ bựng chỏy 438oC, thể tớch sản phẩm khớ 188 l/kg, nhiệt lượng chỏy 1.227 kcal/kg, khi nộn ộp vào hỏa cụ cú khả năng chịu ẩm, bền rung xúc, độ bắt chỏy tin cậy, chỏy ổn định, thời gian phự hợp, cú vựng và cường độ phổ phỏt xạ hồng ngoại theo mục đớch sử dụng.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH CỦA TÁC GIẢ
1. Trần Minh Cụng, Lờ Trọng Thiếp, Phạm Quang Định, Khảo sỏt, lựa chọn chất kết dớnh polime dựng cho thành phần hỏa thuật phỏt xạ hồng ngoại, Tạp chớ nghiờn cứu KHKT-CNQS, Số 18, Tr. 147-152, Thỏng 3 năm 2007
2. Trần Minh Cụng, Lờ Trọng Thiếp, Nghiờn cứu ảnh hưởng tỷ lệ chất kết dớnh polime trong hỗn hợp chỏy phỏt xạ hồng ngoại, Tạp chớ Hoỏ học và ứng dụng, Số 5 (77)/2008, Tr.39-41, Thỏng 5 năm 2008.
3. Trần Minh Cụng, Lờ Trọng Thiếp, Trần Bỏ Chữ, Phạm Trọng Hiền,
Nghiờn cứu chế tạo hỗn hợp chỏy phỏt xạ hồng ngoại dải súng 3ữ5àm và 8ữ12àm, Kỷ yếu cỏc Hội nghị Quang học Quang phổ toàn quốc lần thứ 5, Hội thảo Quốc tế về Quang tử và ứng dụng: “Những tiến bộ trong Quang học Quang tử Quang phổ và Ứng dụng”, NXB Khoa học tự nhiờn và Cụng nghệ, Tr.823-828, 2008.
4. Tran Minh Cong, Le Trong Thiep, Pham Quang Dinh, Bach Nhat Hong, Study on some influences on the technical process and characteristics of infrared emission compositions, The 1st Academic conference on natural science for master and Ph.D student from Campuchia – Laos – Vietnam, 2010, pp.77-81.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Bắc (2003), “Keo dỏn kỹ thuật”, NXB Quõn đội nhõn dõn, Hà Nội.
2. Lờ Trọng Thiếp (2002), “Hoỏ học và độ bền của vật liệu nổ”, NXB Quõn đội nhõn dõn, Hà Nội.
3. V.L.Perenman (1972), “Sổ tay hoỏ học (Bản dịch)”, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
4. Viện Thuốc phúng - Thuốc nổ (2001), Tiờu chuẩn ngành 06 TCN 889:2001
5. Viện Thuốc phúng - Thuốc nổ (2006), Tiờu chuẩn quõn sự TQSA745:2006.
6. A.A. Xtrờpikhep, V.A.Đờrờvớtkai, .G.L.Slonhimski (1977), “Cơ sở của hoỏ học cỏc hợp chất cao phõn tử (Bản dịch)”, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
Tiếng Anh
7. J.P. Agrawal, S.N. Singh, D.B. Sarwade, V.A. Mujumdar, NT Agawane (2000), “Study on Various Polyesters as Binders for Pyrotechnic Composition”, Journal of Pyrotechnics, (11).
8. Ase P., Snelson A. (1996), “Controlled Infrared Output Flares for IRCM Applications”, 22nd International Pyrotechnics Seminar.
9. D.M. Badgujar, M.B. Talawar, S.N. Asthana, P.P. Mahulikar (2008), “Advances in science and technology of modern energetic materials: An overview”, Journal of Hazardous Materials, (151).
10. Barisin. D., Haberle. I.B (1994), “The influence of the various type of binder on the burning characteristics of magnesium-boron and aluminium-based ignitersPropellants, Explosives, Pyrotechnics,
(19), pp. 127-132.
11. Barth H.G., Shao Tang Sun (1991), Particle size analysis, Anal. Chem. 12. B. Berger (2004), “Military Pyrotechnics”, Chimia , 58 (6).
13. B. Berger, A.J. Brammer, E.L. Charsley, J.J. Rooney, S.B.Warrington (1997), “Thermal analysis studies on the boron–potassium perchlorate– nitrocellulose pyrotechnic system”, J. Therm. Anal. Calori, (49).
14. B.Berger, B.Hass, G.Reinhant (1995), “Influence of the binder content of Pyrotechnic mixture on their Combution characteristic:, 26th Int. Annual. Conf. of ICT (Fraunhofer Institute for Chemical Technology), D. 2, pp.1-14 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
15. Bernard E, Douda (2009), “Genesis of infrared decoy flares”, Naval Surface Warfare Center, Crane, Indiana USA.
16. Bhingarkar V S, Sabnis S K, Phawade P A, Deshmukh P M, Singh H (2000), “Sensitivity and Closed vessel Evaluation of MTV Igniter Compositions Containing Boron and Excess of Magnesium”,
International Pyrotechnics Semina 27th , USA.
17. Bửhm H., Braun-Unkhoff M. (2008), “Numerical Study of the Effect of Oxygenated Blending Compounds on Soot Formation in Shock Tubes”, Combust. Flame.
18. S. Borman (1994), “Advanced energetic materials emerge for military and space applications”, Chem. Eng. News.
19. M. E. Brown (2001), “Some thermal studies on pyrotechnic composition:, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, (65), pp.323-334.
20. Brown, S.D., Charsley, E.L., Goodall, S.J., Laye, P.G., Rooney, J.J., Griffiths, T.T. (2003), “Studies on the ageing of a magnesium- potassium nitrate pyrotechnic composition using isothermal heat flow calorimetry”, Thermochimica Acta, 401 (1), pp.53-61.
21. J. Callaway (2003), Expendable Infrared Radiating means, GB Patent 2 387 430.
22. J. Callaway, T. D. Sutlief (2004), “Infrared Emitting Decoy Flare”, US Patent Application 2004/0011235 A1.
23. Chin A, Ellison D S,Hubble B R, Lateulere M. (1996), “MTV ignition composition accelerated ageing study”, International Pyrotechnics Semina 22nd, USA.
24. John A.Conkling (1985), “Chemistry of pyrotechnics-Basic principles and theory”, Marcel Dekker, Inc, New York.
25. Alain Davenas (1993), “Solid rocket propultion technology”, Pergamon press, Oxford – New York – Seoul – Tokyo.
26. Daniel B. Nielson (2000), “Castable infrared illuminant compositions”,
US Patent 6.123.789.
27. Daniel B. Nielson (1999), “Pressable infrared illuminant compositions”, US Patent5.912.430.
28. Daniel B. Niensol , Dean M. Lester (2002), “Extrudable black body decoy flare compositions”, US Patent 6 432 231 B1.
29. David R. Dillehay, David W, Turner (1996), “Infrared illuminating compositions”, US Patent5.587.552.
30. David R. Dillehay (2004), “Illuminants and Illuminant Research”,
31. Davies N., Holley D.A. (1996), “Factors Affecting the Radiometric Output of Infrared Flares”, 22nd International Pyrotechnics Seminar, Fort Collins, USA.
32. D.P. Dolata, Tom Perigrin (1995), “Prediction of Flame Temperatures, Part 1: Low Temperature Reactions”, Journal of Pyrotechnics, (1). 33. Domanico J. A., Gerber M. (1997), “The effects of binders on the
behaviour of pyrotechnic whistle compositions”, International Pyrotechnics Semina 22nd, Japan.
34. B.E. Douda (1964), “Theory of Coloured Flame Production”, RDTN No. 71, U.S. Naval Amunition Depot, Crane, Indiana.
35. A.G. Dugam, Abdul Muttalib, H.J. Gandhi, P.A. Phawade, A. John, R.R. Khare (1999, “Effect of Fuel Content and Particle Size Distribution of Oxidiser on Ignition of Metal-Based Pyrotechnic Compositions”, Defence Science Journal, Vol 49, (3), pp. 263-268. 36. D. B. Ebeoglu, C. W. Martin (1974), “The Infrared Signature of
Pyrophorics”, AD921319, National Technical Information Service. 37. S. I. Erwin (2003), "Smart Flares Being Designed to Defeat Heat-
Seeking Missiles”, National Defense Magazine.
38. Eslami, S.G. Hosseini, S.M. Pourmortazavi (2008), “Thermoanalytical investigation on some boron-fuelled binary pyrotechnic systems”, Fuel (87). 39. H.B. Faber (1979), “Military Pyrotechnics” Vol 1, Government
Printing Office, Washington, USA
40. L.E. Fried, M.R. Manaa, P.F. Pagoria, R.L. Simpson (2001), “Design and synthesis of energetic materials”, Annu. Rev. Mater. Res. (31). 41. G.T. Hahn, P.G. Rivette, R. G. Weldon (1997), “Tracking Flare”, U.S.
42. Herbage, David W. Salvesen, Stan L. (1995), “Spectrally balanced infrared flare pyrotechnic composition”, US Patent 5.472.533.
43. Herbert Ellern (1968), “Military and Civilian pyrotechnics”, Chemical Publishing company Inc, New York, USA. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
44. Hunter R. W., Kosowski B. M. (1997), “A new binder ingredient for pyrotechnics and explosives), 22nd International Pyrotechnics Semina , Japan.
45. Jinn-Shing Lee (2002), “Thermal properties and firing characteristics of the Zr/KClO4/Viton A priming compositions”, Thermochimica Acta, Volumes 392-393, pp. 147-152.
46. Johnson D.C. (1996), “Using thermal analysis for pyrotechnic reliability predictions”, International Pyrotechnics Semina 22nd, USA. 47. E.C.Koch (2002), “Development and Application of
Magnesium/Teflon/Viton(MTV)”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics (27).
48. Koch E.C. (2006), “Experimental Advanced Infrared Flare Compositions”, 33rd International Pyrotechnics Seminar.
49. Ernst-Christian Koch (2006), “Pyrotechnic Countermeasures: II. Advanced Aerial Infrared Countermeasures”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics 31, (1).
50. Kenneth J. Smit, Leo V. De Yong, Rodney Gray (1996), “Observation of infrared emission spectra from silicon combustion products”,
Chemical Physics Letters, Volume 254, Issues 3-4, pp. 197-202.
51. E.C. Koch (2005), ”Metal/Fluorocarbon Pyrolants: VI. Combustion Behaviour and Radiation Properties of Magnesium/Poly(Carbon Monofluoride)”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics.,( 30).
52. Koch, Ernst-Christian (2003), “Pyrotechnic composition for producing IR-radiation”, United States Patent 6,635,130.
53. E.C. Koch (2006), “Pyrotechnic Countermeasures: II. Advanced Aerial Infrared Countermeasures”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics(31). 54. Koch E.C. (2001), “Review on Pyrotechnic Aerial Infrared Decoys”,
Propellants, Explosives, Pyrotechnics.
55. Koch E.C. (2007), “Pyrotechnic Countermeasures. III: The Influence of Oxygen Balance of an Aromatic Fuel on the Colour Ratio of Spectral Flare Compositions”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 56. E.C. Koch (2002), “Thermochemical and Combustion Behaviour of
Magnesium/Teflon/Viton(MTV)”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics 27.
57. E.C. Koch, A. Dochnahl (2000), “IR Emission Behaviour of Magnesium/Teflon/Viton (MTV) Compositions”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics,( 25).
58. K. L. Kosanke, B. J. Kosanke, Richard C. Dujay (2000), “Pyrotechnic Particle Morphologies — Metal Fuels”, Journal of Pyrotechnics, Issue 11. 59. Krone U, Basse K (2000), “Pyrotechnic IR Illumination”,
International Pyrotechnics Semina 27th , USA.
60. T. Kuwahara, T. Ochiachi (1992), “Burning Rate of Mg/TF Pyrolants”,
Proceedings of the 18th Int. Pyrotechnics Seminar.
61. Lateulere M (1996), “Solventless processing of MTV pyrotechnics”,
International Pyrotechnics Semina 22nd, USA.
62. Lee, J.S. (2002), “Thermal properties and firing characteristics of the Zr/KClO4/Viton A priming compositions”, Thermochimica Acta, (392), pp.147-152.
63. Leenders J., van Driel C A (1997), “Ageing of MTV pellets: geometry change, influence of temperature and humidity”, International Pyrotechnics Semina 22nd, Japan.
64. G.E. Manser (1983), “High Energy Binders”, Contract No. N00014- 82-C-0800, Morton Thiokol Inc., Brigham City .
65. W. Meyerriecks, K. L. Kosanke (2000), Color Values and Spectra of the Principal Emitters in Colored Flames, JPyro, (Issue 11), pp. 65-69. 66. Mujumdar V A, Jayaraman S (1997), “Studies on Mg-Sr(NO3)2 based
pyrotechnic composition for infrared flare application”, International Pyrotechnics Semina 23rd , USA.
67. Mujumdar V A, Jayaraman S, Bankar, L K (1999), “Study of Mg- Sr(NO3)2 Composition with Different Additives for IR Flares and Tracer Applications”, International Pyrotechnics Semina 26th , China. 68. Nauflett George W., Farncomb Robert E. (1999), “Preparation of
magnesium-fluoropolymer pyrotechnic material”, United States Patent 5.886.293.
69. Nielson D. B. (1998), Black body decoy flare compositions for thusted applications and methods of use, US Patent 5 834 680.
70. Obkircher; Bernt (1990), “Flying decoy”, US Patent 5.317.163. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
71. C.F. Parrish, W.T. Biggs (1970), “Radiation-Induced Polymerization Binding Study”, RDTN No. 170, NAD Crane.
72. Pelham et al. (1996), “High intensity infra-red pyrotechnic decoy
flare”, United States Patent 5.585.594.
73. Philip F. Pagoria, Gregory S. Lee, Alexander R. Mitchell, Robert D.
Schmidt (2002), “A review of energetic materials synthesis”,