با عنوان : پيشرانه هاي موشكي مايع ، ژل و هيبريد

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

 دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده فنی و مهندسی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی شیمی-فرآیند

عنوان:

پيشرانه هاي موشكي مايع ، ژل و هيبريد

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

چکیده

منظوراز پیشرانه ها[1] ،یک مخلوط شیمیایی می باشد که شامل سوخت (احیا شونده) و اکسنده میباشد، پیشرا نه ها مانند (مایع،ژل،هیبرید) به عنوان پیشرانه های دوجزیی[2] یاد می شوند و عموماً پیشرا نه ها را به همین نام می شناسند و از این رو کمتر به نام پیشرا نه های تک جزیی[3] تلقی می شوند.

از اين رو در دهه هاي اخير ،محققان سعي نمودند كه معروفترين و پيشرفته ترين پيشرانه هاي مايع و ژل و هيبريد را در زمينه پيشرانش هاي موشكي ارائه دهند كه شامل: خانواده آزيدها و آمينها و هيدازين ها بصورت مايع ،ژل و هيبريد مي باشند.

مقدمه

منظوراز پیشرانه ها[4] ،یک مخلوط شیمیایی می باشد که شامل سوخت (احیا شونده) و اکسنده میباشد، پیشرا نه ها مانند (مایع،ژل،هیبرید) به عنوان پیشرانه های دوجزیی[5] یاد می شوند و عموماً پیشرا نه ها را به همین نام می شناسند و از این رو کمتر به نام پیشرا نه های تک جزیی[6] تلقی می شوند.

قابل ذکر می باشد که لغت (PROPELLANT)، ازریشه ای (PROPEL) گرفته شده و به معنای حرکت دادن شی ءمی باشد.

پیشرا نه های موشکی (مایع،ژل،هیبرید) به دلیل طبیعی بودن شان ،ماده های پر انرژی هستندکه این عامل آنها را مخاطره آمیز می سازد. در بین پیشرا نه ها ، پیشرا نهای مایع دسته مهمی از پیشرانه های موشکی می باشد که این امر بد لیل ویژگیهایی ، نظیر :ایمپا لس ویژه بالا ،قابلیت خاموش کردن و روشن کردن های مکرر موتور وامکان تغییر تراست ، امکان سرد کردن محفظه احتراق توسط پیشرا نه و….، می باشد که   هنوز موشکهای مایع سوز در پروژه های موشکی و حمل ماهواره ،در بین سیستم های موشکی حرف اول می زند.

شایان ذکر می باشد که محرکۀ راکت پیشرانه های مایع در حدود1 میلیون پوند نیرو تولید می کنند وبه همین خاطر موتورپیشرانه های مایع نسبت به موتور پیشرانه های جامد به مراتب دارای قدرت بیشتری می باشد.اما موتور سیستم های مایع سوز نسبت به موتور موشکهای سوخت جامد پیچید گی های بیشتری دارد ولذا هزینه تمام شده برای ساخت سیستم مایع سوز معمولاً بیشتر از سیستم های با سوخت جامد می باشد.

پیشرا نهای مایع ،سیالهای عاملی[7]برای موتور های راکت می باشند.زمانی که این پیشرا نهادر محفظه احتراق راکت میسوزند ،تولید نیروی پیشران( تراست[8] )می کنند و بعد ازآن گازهای داغی البته باسرعت بسیار زیاد از دماغۀ انتهایی (نازل) موشک خارج می گردد.

قریب به 80 سال گذشته،محققان برای بهره گیری از پیشرا نه ها الگو ومعیار خاصی را نداشتند،واز این رو ازآنها به گونه گسترده در دامنه وسیعی از زمینه های نظامی و فضایی بهره گیری می کردند.بطور مثال بعد از دهه ها تجربه عملی در سالهای بسیارپیشین ،یک ترکیب پیشرانه دوجین[9] (دو گانه)برای پیشرا نش موتورراکت بوجو دآمد که در آن سالها مورد توجه محققان علوم فضایی بوده می باشد .مانند: (اسید نیتریک [10]واسید نیتریک قرمز دود کننده[11]) که جزء اکسنده ها می باشند بعد ها جای خودشان را به اکسنده های جدید نظیر(تترا اکسید نیتروژن[12]، پر اکسید هیدروژن[13]) دادند وهم چنین ،می توان گفت که بعضی از سوخت ها امروزه از آنها در عرصه کارهای نظامی ودفاعی بهره گیری نمی گردد به مانند:اتر/ گازوییل، تولوئن ،که آنها از این رو جای خودشان را به سوخت های جدید نظیر(RP-1 )،دی متیل هیدرازین نا متقارن[14] دادند.

علی رغم اینکه در همه پیشرا نه ها، یک ارتباط و یا هما هنگی خاصی بین کیفیت خوب و کیفیت بد آنها هست ، این امر باعث می گردد که این موادشیمیایی ازهمدیگر متمایز شوند. به این دلیل امروزه دانشمندان برای بهره گیری از هر پیشرانه محدویت ها و معیارهای را در نظر گرفته و مورد تست های آزمایشگاهی قرار داده اند تا مناسب ترین پیشرانه را کشف کنند تا بیشترین ایمپالس ویژه[15] (ISP) که مهمترین پارامتر در ارزیابی های پیشرانه های برتر می باشد را داشته باشند.

بیشتر ین ارزیابی ها توسط محققان در بین سالهای (1965تا 1933) انجام شده اند به طوری که، درکلیه کشور ها (1800تا2000) نوع پیشرا نه های مختلف تحت مطالعه های آزمایشگاهی قرار گرفته اندوبیش از 300نوع ترکیب پیشرا نها دو گانه در محفظه های تراست کوچک تست شده اند.به طوری که درکشور هایی مانند: شوروی ،که تعداد نامعلومی از آنها بین سالهای(1945تا1970) بدست آمدند ودرآمریکا تقریباً 1300نوع پیشرانه بین سال های (1936 تا1970) شنا خته شده بودند.

برای سا بقۀ پیشرانه های خود مشتعل این گونه می توان گفت،که درسال 1936کلمۀ Hypergolic برای سوخت خود مشتعل،توسط یک محقق آلمانی Dr.Noeggerath ارائه گردید واینکه تاکنون تعدادی زیادی پیشرانه های خود مشتعل در کشور های مختلف از سالهای ( 1933تا1970 ) مورد مطالعه و بهره گیری قرار گرفته اند.

در این سمینار کوشش شده می باشد که انواع پیشرا نه ها و دسته بندی آنها توضیح داده گردد واینکه انواع اکسنده هاو سوخت های مایع را معرفی کرده و هم چنین خاصیت های شیمیایی و فیزیکی آنها ونکته آخر پارامتر های اسا سی و کلیدی در تحلیل مناسبترین پیشرا نها وروند توسعه این گونه موادشیمیایی را مورد تحلیل و مطالعه قرار دهیم.

فصل اول : پیشرا نه های مایع

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

1-1- تاریخچه پیشرا نه های مایع

سابقه ی پیشرانه های مایع وتکنولوژی راکت این نوع پیشرانه ها ، به سومین دهۀ قرن 20 برمی گردد به طوری که در سال 1898 یک معلم روسی به نام) Tsiolkovsky.Konstantin.E) ایده اکتشاف فضایی بوسیله موشک راپیشنهاد داد.او درسال 1926 موفق به ساخت و به پرواز درآوردن اولین موشک پیشرانه مایع گردید که این موشک که از اکسیژن مایع[16] وبنزین بعنوان پیشرانه بهره گیری میکرد واز این رو ،او اولین کسی بود که معادله بنیادی پرواز موشک وهم چنین پوروپزال[17] آن رانوشت. بعد از آن (Hermannoberth ) آلمانی با یک نظریه ریاضی آن معادله را بسط داد و همگام با این اقدام،

(Robert H.Goddard ) اولین موتور پیشران مایع در سال 1926 به پرواز درامد.

تحقیقات برای ساخت موشکهای با پیشرا نه ها مایع ادامه پیدا نمود تا اینکه منجر به ساخت اولین موشک نظامی (V-2) درآلمان گردید . این موشک از پیشرانه ای متشکل از اکسیژن مایع و اتیل الکل[18] بهره گیری می نمود.این موشک در سال 1942 عملاً توسط آلما نها وارد جنگ گردید.لذا اولین پیشرانه مایعی که بطورجدی در راکت های مایع سوز بهره گیری گردید اتیل الکل به همراه اکسیژن مایع بود. ضربه ویژه این پیشرانه با الکل 75درصد در موشک(V-2) برابر 198 ثانیه بود اما در موشک( B2A) که از الکل 95 درصد بهره گیری گردید،ایمپالس ویژه 241ثانیه بدست آمد.نکته قابل ذکر در مورد خانواده الکل ها این می باشد که با تمام تغییرات در میزان غلظت الکل ها ،ضربه ویژه حاصله بسیار پایین بود ،لذا این سوخت کنار گذاشته بود.

حال در این قسمت گریزی به تاریخچۀ پیشرا نه های مایع کشور های مختلف می زنیم وسابقه آنها را مورد مطالعه قرار می دهیم:

تاریخچه پیشرا نه مایع در آمریکا: در سال 1923 ، شخصی به نام Robert.H.Goddard اولین   موتور پیشرا نه مایع با بهره گیری از اتر واکسیژن مایع ساخت اما بعد از مدتی جای این پیشرا نه را گازوییل/ اکسیژن مایع گرفت . Goddard اولین کسی بود که راکتی با پیشرانه مایع به فضا پر تا پ نمود.

در سال 1930 آزمایشگاه هوانوردی و درجه داری موسسه تکنولوژی آمریکاییGALCIT)) [19] ازاسید نیتریک به عنوان (اکسنده) وسوخت هیدرو کربنی یا الکل (سوخت) و به دنبال آن از آنیلین[20] به عنوان سوخت هم بهره گیری می کردند. و همچنین در (GALCIT)،پژوهشگران ترکیب (آنیلین ، اسید نیتریک) را در سال 1940 بصورت پیشرانه خود مشتعل یافتند.البته قابل ذکر می باشد که دانشمندان فضایی و نظامی آمریکا در ناسا اولین پیشرانه خود مشتعل ،خود رادر سال1940 یافتند.                                          تاریخچه پیشرا نه مایع در آلمان:یکی از پیشگامان قدیمی در عرصه پیشرا نه های مایع در آلمان ،(Hermann Oberth )می باشد که او کارهای تحقیقاتی خویش را از سال 1930 آغاز نمود.

(Otto Lutz ) یکی دیگر از پیشگامان فضایی می باشد که در سالهای (1945 تا 1935) یعنی در طی سال های جنگ جهانی دوم وحتی قبل از آن، ترکیبات مختلفی از پیشرانه های خود مشتعل که به بیش از 1100 نوع میرسد، از قبیل آلدهید،سیکلو پنتادین[21]،الکل فور فورال[22] ،و…،   رامورد پژوهش و مطالعه قرار دادند.بطوری که اولین پیشرانه خود مشتعل خود را درسال (1936) کشف کرده اند. همچنین این دانشمند تحقیقاتی در مورد منو پیشرانه ها انجام داده می باشد وبعد از مدت اندکی به سمت پیشرانه های دوجزیی متمایل گردید. وترکیب بسیاری از سوخت ها با پر اکسید هیدروژن (80 درصد)واسید نیتریک،را مورد مطالعه قرار داد.

در آلمان شرکت ، هایی مانند: شرکت (Helmuth water) هست که قدم نویی را در ارتباط با پیشرا نه ها برداشته می باشد و از این رو پیشرانه جدیدی به نام (C-Stoff )که مخلوطی از ترکیب:{ هیدرازین هید رات[23](30 در صد) ومتیل الکل[24](57 درصد) وآب (13 درصد)} به عنوان سوخت وهم چنین اکسنده این ترکیب به نام ((T-Stoff که شامل ( پر اکسید هیدروژن غلیظ شده ) می باشد را ساخته می باشد.در سال های پیشین، در آلمان از تترا اکسید نیتروژن وگازوییل(نفت گاز)، برای موتور های با پیشرا نه مایع بهره گیری می کردند.

آقای Warmke اولین کسی بود که در جهان، در کشور آلمان در شهر Penem nda کوشش نمود،که یک مخلوطی از تولید کند اما زمانی که این ترکیب پیشرانه منفجر گردید به مرگ او منجر گردید.اما بعداز این واقعه تلخ، در حدود 50 نوع از تک پیشرانه ها   را دانشمندان آلمانی در یک محفظه تراست کوچک (TC)آتش زا مورد پژوهش و پژوهش قرار گرفته اندکه ما در این قسمت تعداد محدودی از آنها را نام می بریم .از قبیل:نیترو متان،اکسید اتیلن،مخلوطی از نیترو گلیسرین الکل هاو…. می باشد. قابل توجه می باشد که در آلمان همۀ پیشرانه ها فوق الذکردراین سال های اخیر کنار گذاشته شده اند.زیرا این پیشرانه های تک جزیی فوق تولید انفجار شدیدی {چه با وجودعامل خارجی مانند (ضربه ،گرما،اصطحکاک)و چه با نا خالصی درآنها} می کردند.                                              

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

تاریخچه پیشرا نه مایع درژاپن: از سال 1935 اولین پیشرانه مایع در این کشور مورد مطالعه قرار گرفته می باشد که این پیشرا نه شامل (اکسیژن مایع/ الکل) بوده می باشد. اما به دلیل خاصی ،بهره گیری از این پیشرانه در سال 1939 متوقف گردید.

در سال 1944 ،صنایع سنگین میستویشی[25] اولین موتور پیشرا نه مایع به نام (Tokuro-1)را ساخت و برای پیشرا نه آن، از پیشرانه تک جزیی به نام پراکسید هیدروژن با محلول کا تالیست (پر منگنات سدیم -آب)، بهره گیری نمود.

این شر کت بزرگ ژاپنی در سال 1960،از یک پیشرانه قابل نگه داری در موشک های هواشناسی[26] بهره گیری می کردند.هم چنین در این شر کت کروسین[27](سوخت)/اسید نیتریک یااکسیژن مایع به عنوان یک ترکیب پیشرانه مورد مطالعه قرار داده اند.  

در ژاپن از کروسین (سوخت)/ اکسیژن مایع در شاتل فضایی (Space Vehicle Launch) بهره گیری می شده می باشد.

تاریخچه پیشرا نه مایع در بریتانیا:برنا مه این کشور درمورد پیشرا نه های مایع در بین سال های (1947تا1971) می باشد. به طوری که انگیزه والگوی این کشورازبرنامه هاو تست های انجام شده درشرکت آلمانی به نام شرکت (Helmuth walter ) روی موتور(V-2) با بهره گیری از پیشرانه پراکسید هیدروژن، در پایان جنگ جهانی دوم گرفته شده می باشد. .بریتانیا درسال های قبل از 1945 یعنی در طی جنگ جهانی دوم، روی پیشرانه {گازوییل(نفت گاز)/اکسیژن مایع رقیق شده باآب }،وبا یک فندک یا (شعله مستقیم) در موتور(Lizzy ) مطالعه هایی انجام داده می باشد.

در سال 1946، محققان بریتانیایی روی پیشرا نه پراکسید هیدروژن با غلظت بالای(90 درصد) و به دنبال آن الکل/اکسیژن مایع , هم چنین روی هیدرازین وآب آزمایشاتی وتحقیقاتی را در سیستم پیشرانش موشکی انجام داده ا ند.

در سال 1960 روی پیشرا نها ی(اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع)کارهای تحقیقاتی انجام داده اندوالبته این طریقه روی منوپیشرانه های قابل نگه داری وپیشرانه های دو گانه خود مشتعل مانند: / مخلوط سوخت های آمین،تترا اکسید نیتروژن/ هیدرازین[28] یا منو متیل هیدرازین[29]، ادامه پیدا کرده می باشد.

تاریخچه پیشرا نه مایع در هند:طریقه پیشرا نه مایع درهند از سال 1980 شروع گردید در آغاز این امر،از پیشرانه های قابل نگه داری  منو متیل هیدرازین/ تترا اکسید نیتروژن ا ستفاده کرده می باشد. هم چنین از سال 1989 کار برروی پیشرانه(اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع) آغاز شده وتاکنون ادامه دارد.

تاریخچه پیشرا نه مایع درفرا نسه:کشور فرانسه تاریخ برجسته ای در ارتباط با پیشرانه های مایع دارند. Robert Esnault .Pelterie اولین شخصی می باشد که بین سالهای (1881-1957) در عرصه پیشرانه های مایع پیشگام می باشد.او برای اولین بار درسال 1931،با پیشرانه تک جزیی از نوع تترا نیترو متان کار نمود اما بخاطر مخاطرات این نوع پیشرانه، آن را کنار گذاشت و دربین سالهای (1940- 1945) به سمت پیشرانه های دو گانه (اتر/ اکسیژن مایع) رفت.در سالهای پیشین، فرانسه هیدرازین باآب رقیق شده یا هیدرات هیدرازین،رابه جای هیدرازین خالص در بسیاری ازموتورها ی با پیشرانه مایع بهره گیری می کرده می باشد که امروزه ،موتورهای(Viking) با پیشرانه دیگری به نام دی متیل هید رازین نا متقارن درعرصه پیشرانش موشکی بهره گیری می گردد.

تعداد صفحه :72

قیمت :شش هزار تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        serderehi@gmail.com

دیدگاهتان را بنویسید