UB Topovska Goriva

Defense Technologies Department Faculty of Mechanical Engineering Sarajevo, www.dtd.ba

1

Univerzitet u SarajevuMainski fakultet Sarajevo

Odsjek za Odbrambene tehnologije

UNUTRANJA BALISTIKA TOPOVA- Topovska goriva -

UNUTRANJA BALISTIKA TOPOVA- Topovska goriva -

dr. Berko Zeevimr. Jasmin Terzi


2

Slabi eksploziviSlabi eksplozivi

Slabi eksplozivi su materije kod kojih se hemijska dekompozicija vri u tankom sloju ispod povrine reakcije i ija brzina je znaajno manja od brzine zvuka.

Kao rezultata hemijske dekompozicije materije javlja se velika koliina gasnih produkata i toplota, esto praena i svjetlou i nekom drugim efektima, izuzev efekta udarnog talasa.

Slabi eksplozivi se dijele na:


3

Crni barutCrni barut

Crni barut, ili dimni barut je najstariji poznati eksploziv. On je homogenizirana smjesa kalijeva nitrata (KNO3), sumpora (S) i drvenog ugljena.

Standardni sastav crnog baruta sastoji se od 74 % KNO3, 10 % S i 16 % drvenog ugljena ili 72 % KNO3, 16 % drvenog uglja i 12 % S.

Crni barut je crne boje, razliita promjera nepravilnih granula, vrlo je osjetljiv na mehanike impulse, dok je osjetljivost na udar i trenje na nivou osjetljivosti sekundarnih jakih eksploziva heksogena i oktogena.

Posebice ga karakterizira velika osjetljivost na plamen i iskru. Vrlo sitne estice crnog barut veoma su osjetljive na iniciranje

statikim elektricitetom.


4


Brzina sagorijevanja crnog baruta ovisna je o njegovoj gustoi. to je vea gustina crnog baruta, njegova brzina gorenja se smanjuje.

Pri gustini od 1.8 g/cm3 brzina sagorijevanja na pritisku okoline iznosi oko 10 mm/s, dok pri gustinama crnog baruta manjim od 1,75 g/cm3 nastupa burno i eksplozivno sagorijevanje.

Zbog izvanredno velike osjetljivosti na iskru i plamen, velike brzine pripaljivanja pri niim pritiscima sagorijevanja, crni barut se esto koristio kod municije malog kalibra.

Sada je on nezamjenljiv u izradi sporogoreeg tapina, pripalnesmjese, pirotehnikih sastave i za neka vjebovna sredstava.

Koristi se za vremenske upaljae i kod izrade usporakihelemenata.


5


Crni barut se proizvodi u razliitim veliinama granula, postoji trinaest klasa crnog baruta, oznaenih oznakama od No. 1 do No. 13.

Crni barut oznake No.1 ima granule najveeg prenika (2.5 - 5 mm), dok barut oznake No.13 ima granule najmanjeg prenika (0.1 - 0.15 mm).


6

Pirotehnike smjesePirotehnike smjese

Pirotehnike smjese su posebna skupina slabih eksploziva koje karaketrie proces sagorijevanja kao osnovni vid hemijskepretvorbe materije u konane produkte sagorijevanja. Postoje sljedee kategorije pirotehnikih smjesa: Osvjetljavajua i signalna, Obojena i s bijelim dimom, Traserna i dimea, Zapaljive, Foto fle sastavi i Zvune.


7

Goriva Goriva

Goriva sagorijevaju brzo i proces se odvija bez detonacije, proizvodei velike koliine gasnih produkata. Ovi gasni produkti se koriste za pogon projektila (raketnih ili artiljerijskih) ili kao gas generator za neke posebne namjene u sloenijim oruanim sistemima.

Tipovi goriva:


8

GorivaGoriva

Tena goriva u vojnoj primjeni se trenutno ne koriste, iako u poetcima razvoja raketne tehnike u vojne svrhe su imali znaajnu ulogu. Posljednjih godina se vre znaajna istraivanja primjene tenih goriva kod tenkovskih topovskih sistema, ali je potrebno jo neko vrijeme da se ona uvedu u naoruanje kao standard.

vrsta goriva se intenzivno koriste za pogon nevoenih projektila pri njihovom lansiranju iz cijevnih oruja i kod nevoenih i voenih raketnih sistema.

Prva tri tipa goriva se nazivaju i homogena goriva kod kojih goriva komponenta i oksidator se nalaze u jednoj molekuli, kao to je sluaj sa nitrocelulozom.

Kompozitna goriva ili heterogena goriva imaju gorivu komponentu i oksidator odvojeno pomijeane.

Goriva za topove i oruja za linu zatitu i podrku su tradicionalno homogena, dok raketna goriva mogu biti homogena (dvobazna) i kompozitna (heterogena).


9

GorivaGoriva

Goriva za topove su dizajnirana da proizvedu velike koliine gasnih produkata tokom procesa sagorijevanja, visoke temperature i pritiska.

Brzina projektila zavisi od brzine sagorijevanja, koliine i energetskih karakteristika gasnih produkata.

Goriva za topove su tradicionalno bazirana na upotrebi nitroceluloze. Nitroceluloza ima dobre mehanike osobine.

Punjenja goriva mogu biti proizvedena u obliku granula ili ipki razliitih oblika, a koje osigurava konstantnu povrinu sagorijevanja bez pojave procesa detonacije.

Veliina pogonskih punjenja zavise od kalibra topa. Topovi velikog kalibra iziskuju punjenja goriva veih dimenzija i dueg

vremena sagorijevanja.


10

Jednobazna gorivaJednobazna goriva

Jednobazna (nitrocelulozni, NC) goriva izraena su iskljuivo od nitroceluloze kao osnovne sirovine. Sastoji se od 90% i vie nitroceluloze koja sadri 12.5 do 13.2 % N.

Osim nitroceluloze jednobazna goriva u sastavu imaju i stabilizator kojemu je uloga usporiti proces termike dekompozicije nitroceluloze, tj. usporiti proces starenja goriva i produljiti mu vijek upotrebljivosti. Kao stabilizator se kod jednobaznih goriva obino koristi difenilamin.

Nitroceluloza je elirana sa dodatkom aditiva i plastifikatora kao to su ugljenik ili dibutil ftalat. On sadri energiju u topovskom gorivu koje moe biti proizvedeno ekstrudiranjem i isjeca na odgovarajui oblik i dimenzije punjenja. Toplotna mo goriva je Q = 3100 to 3700 J/g.

Radi dotjerivanja nekih unutarnjobalistikih karakteristika (npr. poveanja progresivnosti sagorijevanja) jednobazna goriva mogu sadravati i aditive kakvi su centralit, kamfor i sl.


11


Osjetljivost jednobaznih goriva na udar ovisi o sastavu goriva, odnosno o sadraju duika u nitrocelulozi te o veliini punjenja goriva.

Bitan utjecaj na osjetljivost jednobaznih goriva na udar ima i povrinska obrada goriva. Primjerice punjenja goriva polirana sa 3 % centralitaimaju osjetljivost na udar dvostruko manju nego ista takva nepolirana zrna.

Jednobazno gorivo moe detonirati, ako se inicira snanim inicijalnim punjenjem (mase od 50-100 grama jakog eksploziva). Pri tome brzina detonacije, ovisno o veliini punjenja goriva, njihovoj nasipnoj gustoi i uvjetima odvijanja procesa moe iznositi do 7200 m/s.

Ako se istovremeno zapali velika koliina jednobaznog goriva (vie desetina tona goriva), proces sagorijevanje e prijei u detonaciju.


12


Jednobazno gorivo je osjetljivo na izlaganje direktnoj sunanoj svjetlosti i kao rezultat toga nastupaju promjene mehanikih svojstava i boje. Te su promjene posljedica reakcija na povrini goriva i reakcija lagane termike razgradnje nitroceluloze.

Sve to uzrokuje starenje goriva, tj. smanjuje mu se vijek trajanja (upotrebljivosti).

Jednobazna goriva koja u sastavu imaju najmanje 1% difenilamina kao stabilizatora imaju znaajno dug vijek trajanja, a to je ovisno o uslovima skladitenja.

Uz pravilno skladitenje, jednobazna goriva mogu biti upotrebljiva i tridesetak godina nakon proizvodnje.

Pri tome je potrebno naglasiti da se mora vriti kontinuirani kontrolni pregledi goriva i porediti rezultate ispitivanja sa gorivima stokiranim u posebno kontroliranim uvjetima (etalonska goriva).


13


Osnovne su sirovine za izradu jednobaznih goriva: nitroceloloza dinitrotoluen (modifikator potencijala goriva) difenilamin (stabilizator) centralit I (stabilizator i elatizinator NC) dibutilftalat (elatizinator NC i modifikator potencijala goriva) etiletar i etanol (otapalo NC) grafit (odvoenje statikog elektriciteta i poliranje punjenja goriva) ostali aditivi (poveanje poroznosti punjenja goriva - kalijev nitrat;

smanjenje bljeska na ustima cijevi - kalijev sulfat


14


Nitroceloloza (NC) uobiajeni je naziv za nitratni esterceluloze celulozni nitrat.

Dobiva se djelovanjem nitrirajueg agensa (smjese duine i sumporne kiseline) na celulozukratka pamuna vlakna (linters) visoke istoe ili na visokokvalitetnu celulozu dobivenu iz drvene kae (kreppapir ili drvenjaa).


15


Nitroceluloza je lako zapaljiva i brzo sagorijeva pri emu sagorijevanje moe prijei u detonaciju. Brzina sagorijevanja i zapaljivosti ovisi o stupnju nitracije.

Posebice je lako zapaljiva suha nitroceuloza pa je u takvu stanju njezin prijevoz zabranjen. Nitroceluloza se moe prevoziti samo ako ima sadraj vlage 20 30 %. No treba napomenuti da se visoko nitrirana nitroceluloza moe zapaliti i pri sadraju vlage do 40 %.

Nitroceluloza namijenjena izradi lakova, celuloida i sl. moe se prevoziti ako umjesto vode sadri etilni alkohol u koliini 25-30 %.


16


Sadraj duika u

Molekulska masa

glukozne

Broj molova na 1000 grama NC Toplina stvaranja

Toplina stvaranja

Toplina sagorijevanja

NC, % jedinice, g C H N O pri V = konst. kJ/kg

pri p = konst. kJ/kg

pri V = konst. kJ/kg

11.5 257.1 23.33 30.68 8.21 35.86 2795 2889 3340 11.6 258.5 23.21 30.41 8.28 35.91 2769 2864 3408 11.7 259.8 23.09 30.14 8.35 35.95 2743 2834 3458 11.8 261.1 22.98 29.87 8.42 36.00 2717 2809 3525 11.9 262.5 22.86 29.60 8.50 36.04 2691 2784 3584 12.0 263.9 22.74 29.33 8.57 36.08 2665 2755 3643 12.1 265.3 22.62 29.06 8.64 36.13 2639 2730 3701 12.2 266.7 22.50 28.79 8.71 36.17 2613 2705 3760 12.3 268.1 22.38 28.52 8.78 36.21 2587 2680 3818 12.4 269.5 22.26 28.25 8.85 36.26 2561 2664 3877 12.5 271.0 22.14 27.98 8.92 36.30 2535 2629 3936 12.6 272.4 22.02 27.71 9.00 36.35 2509 2604 3994 12.7 273.9 21.91 27.44 9.07 36.39 2483 2575 4053 12.8 275.4 21.79 27.17 9.14 36.43 2457 2550 4111 12.9 276.9 21.67 26.90 9.21 36.48 2431 2525 4170 13.0 278.4 21.55 26.63 9.28 36.52 2405 2495 4229 13.1 280.0 21.43 26.37 9.35 36.56 2379 2470 4287 13.2 281.5 21.31 26.10 9.42 36.61 2352 2445 4346 13.3 283.1 21.19 25.83 9.50 36.65 2326 2420 4405 13.4 284.7 21.07 25.56 9.57 36.70 2300 2391 4463 13.5 286.3 20.95 25.29 9.64 36.74 2274 2366 4522


17


Difenilamin u nitroceluloznim gorivima ima ulogu stabilizatoramaterije kojoj je uloga produljenje vijeka upotrebljivosti goriva. Difenilamin je materija u obliku sitnih bezbojnih do ukastih kristala karakteristina mirisa.

Centralit I (etilcentralit, dietildifenilurea) je materijau oblik u sitnih bezbojnih kristala. U gorivima ima ulogu ne samo stabilizatora nego i dobrog elatinizatora nitroceluloze, posebice kod dvobaznih goriva proizvedenih postupkom bez otapala. Kod jednobaznih goriva se primjenjuje i za povrinsku obradu.

Dibutilftalat je uljasta bezbojna tekuina karakteristina mirisa. Netopljiv je u vodi, ali je topljiv u organskim otapalima. U gorivima ima viestruku ulogu: koristi se kao elatinizator nitroceluloze, za olakavanje izvlaenja tijesta goriva, te za smanjenje topline sagorijevanja i higroskopnosti goriva.


18


Dinitrotoluen (DNT) eksplozivna je materija u obliku utih igliastih kristala. Dobiva se kao meu proizvod kod proizvodnje trinitrotoluena. Jednobazna goriva amerikog porijekla (npr. M1 i M6) imaju u svojem sastavu 10 % dinitrotoluena, a uloga mu je smanjenje topline sagorijevanja i higroskopnosti goriva.

Grafit u obliku vrlo sitnih estica i bez mehanikih primjesa slui za odvoenje statikog elektriciteta pri povrinskoj obradi goriva i za poliranje povrine punjenja goriva.


19


Osnovne karakteristike jednobaznih goriva

Boja: do tamnozelena (ako nije grafitiran) Izgled: neproziran, krt i roaste graeSadraj duika u NC: 12.8 13.55 % Sadraj stabilizatora: do 1.5 % Gustoa: 1.57 1.61 g/cm3 Nasipna gustoa: 0.55 0.92 g/cm3 Temperatura zapaljenja: 168 182 oC Entalpija stvaranja: 3000 do 2480 kJ/kg Toplina sagorijevanja pri V = konst.: 2920 4000 kJ/kg Temperatura sagorijevanja pri V = konst.: 2400 3100 K Zapremina produkata sagorijevanja: 880 1000 dm3/kg Kovolumen: 0.98 1.10 cm3/g Sila baruta: 0.94 1.10 MJ/kg Odnos Cp/Cv: 1.22 1.26 Oblik i dimenzije: ovisne o namjeni


20

Proizvodnja jednobaznih gorivaProizvodnja jednobaznih goriva

Tehnoloki postupak industrijske proizvodnje jednobaznih goriva obuhvaa vie sukcesivnih tehnolokih faza, pri emu su osnovne: izrada nitroceluloze definiranog (traenog) sadraja duika uklanjanje vode iz nitroceluloze (dehidratacija) izrada tijesta goriva (koloida) ekstruzija i prethodno suenje sjeenje i prosijavanje punjenja goriva uklanjanje otapala povrinska obrada punjenja goriva izrada skupina i serije goriva pakiranje.


21

Primjena jednobaznih gorivaPrimjena jednobaznih goriva

Jednobazna goriva upotrebljavaju se uglavnom kao goriva kod pjeadisjkog oruja i topova. Potrebne balistike performanse se postiu oblikom i dimenzijama punjenja goriva.


22



23

Punjenja za municiju 105 mmPunjenja za municiju 105 mm


24

Punjenja za municiju 155 mmPunjenja za municiju 155 mm


25

Jednobazna goriva- Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -

Jednobazna goriva- Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -

Oznaka Oblik Dimenzije barutnog zrna i podrijetlo baruta

barutnog zrna L, mm

D, mm

V,mm

U,mm

W, mm

Primjena baruta

M 1 (SAD) sedmokanalno 7.04 3.38 0.34 PV top 40 mm, M1 - - cjevica 7.10 1.44 0.46 0.49 Haubica 75 mm, M1A1 - - sedmokanalno 8.99 3.72 0.48 Haubica 105 mm, M2A1 (dopunsko punjenje) i M4 - - - 10.24 4.47 0.36 Haubica 155 mm, M2 - - - 14.15 6.10 0.36 Haubica 203 mm, M2

M 6 (SAD) sedmokanalno 16.98 6.89 0.60 Top 90 mm, M1, M1A1, M2, M3 - - 17.49 7.79 0.72 Haubica 155 mm, M2A1 i M2 - - - - 29.26 12.23 1.21 Haubica 203 mm, M1

M 10 (SAD) cjevica 3.43 1.25 0.34 0.45 Bestrzajni top 57 mm, M188 i M18 A1 - - sedmokanalno 11.64 4.98 0.52 Bestrzajni top 75 mm, M20

S 012 (eka) cjevica 0.35 0.75 0.15 0.30 Pitolji i revolveri (npr. .38 specijal) S 030 (eka) ploica 1.50 1.50 0.25 Lovaki barut S 050 (eka) cjevica 0.80 0.50 0.10 0.20 Metak 7.62 45 mm i 9 mm S 082 (eka) - - 2.00 0.75 0.15 0.30 Minobaca 120 mm, dodatni naboj S 180 (eka) - - 350.00 5.20 1.80 1.70 Tenkovski top 125 mm NC03* ploica 0.85 0.85 0.09 Metak 7.62 mm za pitolj i automat; metak 9 mm za pitolj NC13* - - 6.00 6.00 0.90 PZ top 37 mm, M39 NC26* cjevica 3.00 3.00 0.20 0.50 Mitraljez 12.7 mm, D[K NC37* sedmokanalno 12.00 5.60 0.50 1.00 Top 76 mm, M42 NC40* - - 6.30 3.20 0.20 0.67 Bestrzajni top 82 mm, RKZ NC33* - - 12.00 4.70 0.35 0.87 Haubica 105 mm, M56


26



27

Dvobazna gorivaDvobazna goriva

Dvobazna goriva se sastoji od smjese nitroceluloze i nitroglicerina (ili dietilenglikol dinitrata). Stoga se nazivaju nitroglicerinskim, odnosno diglikolskim gorivima.

Toplotna mo dvobaznih goriva je Q = 4500 J/g. Upotrebljavaju se kao goriva kod pitolja i minobacaa.

Nezgodna osobina ovih goriva je prekomjerna erozija topovske cijevi uslijed visokih temperatura produkata sagorijevanja i bljesak na ustima cijevi moe biti iskoriten za otkrivanje poloaja oruja.

Bljesak na ustima cijevi je rezultat naknadnog procesa eksplozije produkata sagorijevanja po izlasku projektila iz cijevi.


28


Osnovne sirovine za izradu dvobaznih goriva su: nitroceluloza nitroglicerin (ili dietilenglikol dinitrat) stabilizator (centralit I, 2nitrodifenilamin i sl.) elatinizatori i materije za olakavanje ekstruzije tijesta za goriva

(triacetin, dietilftalat, dibutilftalat i sl.) modifikatori balistikih svojstava (Pb stearat, Pb salicilat, Pb

acetilsalicilat, dinitrofenilhidrazin i sl.) modifikatori potencijala goriva (Al, Mg, kalijev perklorat, heksogen,

oktogen). Kod dvobaznih goriva nitroceluloza je elatinizirana nitroglicerinom

(tekuom energetskom aktivnom komponentom), a rjee dietilenglikol dinitratom.


29


Nitroglicerin, gusta uljasta tekuina na sobnoj temperaturi ima sposobnost prodiranja u vlaknastu strukturu nitroceluloze elatinizirajui je pritom.

Ukupan se sadraj nitroglicerina u dvobaznom gorivu moe kretati samo do granice zasienja nitroceluloze, negdje oko 43 %. Iznad te granice nitroglicerin se vie ne apsorbira u nitrocelulozi.


30


Izmeu nitroglicerina kao elatinizatora i nitroceluloze ne stvaraju se dovoljno vrste kemijske veze tako da je nitroglicerin dovoljno pokretljivu masi goriva i s vremenom moe iz njezine unutranjosti prodirati na povrinu. Ta je pojava izraenija je kod visokog sadraja nitroglicerina u gorivu.

Zbog visokog sadraja nitroglicerina (do 43 %) dvobazna goriva imaju visoke topline sagorijevanja, odnosno temperature produkata sagorijevanja.

Posljedica je toga i velika erozija cijevi u usporedbi s erozijom koju izazivaju drugi tipovi goriva.

Zbog toga dvobazna goriva s visokim sadrajem nitroglicerina se koriste kod oruja koja imaju glatku cijev (primjerice minobacai).

Da bi im se smanjila toplina sagorijevanja, dvobaznim gorivima se dodaju materije koje imaju malu toplinu sagorijevanja (npr. dinitrotolueni nitrogvanidin).


31


Dietilenglikol dinitrat (dinitroglikol) tekua je sekundarna jaka eksplozivna materija koja se tokom II svjetskog rata uvelike koristila u Njemakoj umjesto nitroglicerina za izradu dvobaznih goriva.

Toplina sagorijevanja dvobaznih goriva s dietilenglikol dinitratom manja je nego goriva s nitroglicerinom.

Primjena dietilenglikol dinitrata za izradu dvobaznih goriva zapravo je bio i jedan od koraka u osvajanju tzv. hladnih goriva - goriva s malom toplinom sagorijevanja.

Nedostatak je dvobaznih goriva s dietilenglikol dinitratom neto je manja gustoa i tee pripaljivanje.


32


Dvobazna goriva balistitnog tipa u naelu imaju oko 40 % nitroglicerina, 3 % aditiva i oko 57 % nitroceluloze.

Zbog visokog sadraja nitroglicerina ta goriva imaju vrlo visoku toplinu sagorijevanja (oko 5000 kJ/kg), odnosno visoku temperatura sagorijevanja (iznad 3500 K), posljedica je ega izrazita erozija cijevi oruja pri njihovoj primjeni.

Ova goriva imaju izraeniji temperaturni koeficijent brzine sagorijevanja, tj. promjenu brzine sagorijevanja s temperaturom nego jednobaznagoriva.

Temperaturno je podruje sigurne upotrebe ovih goriva od 20 do 45oC. Na temperaturama viim od 50oC brzina sagorijevanja goriva balistitnog tipa raste toliko da moe izazvati naglo poveanja pritiska u cijevi oruja, pa ak i rasprskavanje cijevi. Na niskim temperaturama pak moe nastupiti eksudacija i kondenzacija nitroglicerna na povrini goriva, to se moe vrlo nepovoljno odraziti na sigurnost.


33


S druge strane zbog visokog sadraaja nitroglicerina i razmjerno niskog sadraja stabilizatora ova goriva spadaju u skupinu manje stabilnih goriva. Tako primjerice pri normalnim uvjetima skladitenja vijek upotrebe ovih goriva iznosi 12 do 15 godina. Kod goriva koji u svojem sastavu sadre i anorganske soli, npr. kalijev nitrat, vijek upotrebe moe biti ak i manji.

Boja i izgled: ako nisu grafitirani ukaste su boje, manje su krti od jednobaznih

Gustoa: oko 1.60 g/cm3 Nasipna gustoa: 0.650 - 0.750 g/cm3 Temperatura zapaljenja: oko 168 oC Entalpija stvaranja: oko -2100 kJ/kg Toplina sagorijevanja pri V = konst.: 4500 5500 kJ/kg Temperatura sagorijevanja pri V = konst.: 3500 4000 K Zapremina produkata sagorijevanja: 800 900 dm3/kg Sila baruta (nRT): 1.14 1.18 MJ/kg Kovolumen: 0.90 0.97 cm3/g Odnos Cp/Cv: 1.23 1.26 lan b u linearnom zakonu brzine sag. 0.12 0.15 (mm/s)/bar


34

Proizvodnja goriva balistitnog tipaProizvodnja goriva balistitnog tipa

Proces industrijske proizvodnje balistita obuhvaa sljedee operacije: izradu jake smjese izradu smjese goriva elatiniziranje na grubim valjcima formiranje gorivnog platna sjeenje gorivnog platna prosijavanje punjenja goriva suenje punjenja goriva poliranje, grafitiranje i drugo prosijavanje izradu serija goriva i pakiranje.


35


S obzirom na sastav, odnosno vrijednost topline sagorijevanja, topovska dvobazna goriva dijele se na: hladna topovska goriva - (NGH) imaju toplinu sagorijevanja pri stalnoj

zapremini do 3500 kJ/kg. Uglavnom se koriste za topovska oruja koja imaju duu i ilijebljenu cijevi.

topla topovska goriva - (NGT) imaju toplinu sagorijevanja pri stalnoj zapremini veu od 3500 kJ/kg. Koriste se prvenstveno kao punjenja goriva nerotirajuih projektila koji se ispaljuju iz neilijebljenih topovskih cijevi.

Topli Hladni Boja i izgled: ukasti ako su negrafitirani Gustoa: 1.55 - 1.65 g/cm3

Temperatura zapaljenja: 165 - 185 oC Toplina sagorijevanja pri V = konst.: iznad 3500 kJ/kg ispod 3500 kJ/kg Temperatura sagorijevanja pri V = konst.: 2600 - 3500 K 2400 - 2600 K Zapremina produkata sagorijevanja: oko 1000 dm3/kg Kovolumen: 0.96 - 1.19 cm3/g Sila baruta (nRT): 1.00 - 1.10 MJ/kg 0.96 - 1.00 MJ/kg Odnos Cp/Cv: 1.24-1.33 lan b u linearnom zakonu brzine sagorijevanja: 0.075 0.096 (mm/s)/bar 0.060 - 0.075 (mm/s)/bar


36

Sferina gorivaSferina goriva

Sferina goriva poela su se proizvoditi 1940. god. u Americi. Posljednjih godina ova goriva su postala nezamjenljivi kao goriva za municiju malog kalibra od koje se trai velika poetna brzina projektila. Po sastavu, boji i izgledu sferini goriva su slina dvobaznim gorivima.

Tipian sastav sferinih goriva su: nitroceluloza (oko 80 %), nitroglicerin (8 -12 %), difenilamin kao stabilizator (0.75 - 1.5 %), kalijev nitrat kao aditiv (1.00 - 1.5 %), natrijev sulfat kao aditiv (do 0.5 %), dibutilftalat kao flegmatizator i sredstvo za olakavanje mehanikog

tretmana mase goriva (3.5 -7.5 %), etilacetat i drugi estri octene kiseline kao otapala.


37

Proizvodnja sferinih gorivaProizvodnja sferinih goriva

Prvi postupci proizvodnje sferinih goriva bili su arni, no od 1972. godine poinju se primjenjivati kontinuirani postupci kojima se osigurava dobivanje vie od 90 % punjenja goriva eljene veliine. Kontinuirani postupak izrade ovih goriva sastoji se od niz operacija: priprema nitroceluloznog laka priprema vodene otopine formiranje granula formiranje loptica i dehidratacija uklanjanje otapala separiranje i ispiranje prosijavanje punjenja goriva povrinska obrada valjanje uklanjanje vode i suenje povrinska obrada.


38


39

Primjena dvobaznih gorivaPrimjena dvobaznih goriva


40

Dvobazna goriva- Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -

Dvobazna goriva- Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -

Dimenzije barutnog zrna Oznaka i porijeklo

baruta

Oblik barutnog zrna L,

mm D,

mm V, mm

U,mm

W, mm

Primjena baruta

M 26 (SAD) sedmokanalno 13.03 5.63 0.58 0.96 Bestrzajni top 106 mm M40 M 2 (SAD) cjevica 6.36 1.56 0.185 0.69 Top 37 mm M1A2 i ANM9

D 125 (eka) - - 420.00 6.50 1.45 1.80 Tenkovski top 100 mm D 143

(eka) - - 175.00 4.90 1.50 1.70 Top-haubica 152 mm D 160

(eka) traka 320.00 18.00 1.00 Haubica 152 mm

NGT 205 (BiH) cjevica 300.00 4.70 1.60 1.55 Mornariki top 88 mm, D35

NGB253 (BiH) - - 810.00 10.86 4.20 3.32 Mornariki top 156 mm, D60

NGH215 (BiH) - - 256.00 5.80 2.20 1.80 Tenkovski top 100 mm, M44

NGH245 (BiH) - - 380.00 5.00 1.60 1.70 Haubica 122 mm, D30

NGH275 (BiH) - - 557.00 7.20 3.20 2.00 Top-haubica 152 mm, NORA (I punjenje)

NGH285 (BiH) - - 363.00 7.28 2.52 2.40 Top 130 mm M46


41


42

Trobazna gorivaTrobazna goriva

Trobazna goriva imaju tri aktivne sastavnice: nitrocelulozu, nitroglicerin i nitrogvanidin sekundarni jaki eksploziv male topline detonacije i

topline sagorijevanja. Osnovna je karakteristika ovih goriva u usporedbi s ostalima je

smanjena toplina sagorijevanja i temperatura sagorijevanja, a time smanjena i erozija cijevi.

Trobazna goriva se prvenstveno primjenjuju kod topovskih oruja velikog dometa i velike poetne brzine projektila.

Trobazno gorivo za topove se koriste za smanjenje bljeska na ustima cijevi koji je karakteristian za dvobazna goriva.


43


Nitrogvanidin se dodaje u cilju redukcije bljeska na ustima cijevi. Oko 50% nitrogvanidina se dodaje nitrocelulozi i nitroglicerinu i kao rezultat toga smanjena je tempertaura plamena i poveana koliina gasanih produkata.

Nitrogvanidin je eksploziv male energije detonacije i topline sagorijevanja. Istodobno je to jedan od najneosjetljivijih eksploziva na udar i na inicijaciju udarnim valom.

Trobazna goriva za topove se koriste za tenkovske topove, topove velikog kalibra i za brodske topove.

Dodaci goriva imaju za cilj da goriva proire podruje svoje funkcionalnosti i obino aditivi imaju vie od jedne uloge.


44



45

Proizvodnja trobaznih gorivaProizvodnja trobaznih goriva

Nitrogvanidin se moe ugraditi u nitrocelulozno ili nitroglicerinsko gorivo i to tako da se kristali nitrogvanidina homogeno rasporede dispergiraju u masi gorivnog gela, bez otapanja gela.

Industrijska proizvodnja trobaznih goriva obuhvaa sljedee osnovne operacije: izradu gorivnog tijesta ekstruziju i sjeenje punjenja goriva (traka/cjevica) suenje punjenja goriva zavrnu obradu i formiranje serije.


46

Oblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja goriva

U zavisnosti od tipa oruja, ahure, konfiguracije sistema punjenja mogue su razliite konfiguracije punjenja goriva.

Oblik i dimenzije punjenja goriva faktor su kojima se moe kontrolirati (podeavati) vrijeme gorenja goriva za topove odreenog hemijskogsastava, odnosno brzina stvaranja produkata sagorijevanja.

Zbog toga se goriva za topove proizvode u mnogim razliitim oblicima, poput ploica, cilindra, perforiranih cilindara (tj. viekanalnih zrna) itd.


47


Oblik pogonskog punjenja je veoma vaan, jer punjenja koja imaju veu povrinu sagorijevanja, sagorijevaju u kraem vremenu.

SAGORJELI DIO GORIVA

NESAGORJELI DIO GORIVA

X

SMJER KRETANJAREAKCIJA (POVRINE

GORENJA)

Povrina gorenja

ematski prikaz procesa sagorijevanja punjenja goriva


48


Jedna od vanih karakteristika je promjena povrine sagorijevanja sa vremenom i javljaju s tri mogua sluaja sagorijevanja: Degresivno sagorijevanje punjenja. Povrina

sagorijevanja se smanjuje, punjenje ima oblik cilindra, trake, ueta, ploica ili sfere. Ova punjenja se koriste kod kratkocijevnih oruja.

Neutralno sagorijevanje punjenja. Povrina sagorijevanja ostaje nepromijenjena, punjenja sagorijevaju iznutra i izvana (perforacija u obliku kruga).

Progresivno sagorijevanje punjenja. Povrina sagorijevanja se poveava sa vremenom sagorijevanja, punjenje viestruko performiranaili u obliku rozete.


49


Cord. The surface area and, therefore, time to All Burnt will depend on the diameter of the cord. During burning the diameter, and as a result the pressure, is not well sustained. The burning action of this grain is known as digressive (not used in artillery weapons).


50


Single-perforated (Tube). With this grain, the outer surface decreases and the inner surface increases. The surface area during burningremains practically constant and as a result, pressure is more sustained. The burning action of this grain is known as neutral.


51


Multi-perforated (Multi-tubular). With this type, the total surface area is increased during burning since the perforated grain burns from the inside and outside at the same time. As a result, the pressure buildup is sustained. During burning, the seven tubular perforations cause the inside surface areas to increase much faster than the outside surface decreases. Since the total surface area increases, multi-perforated grains burn at a progressive rate and are known as progressive.


52


Slotted Tube. This form behaves ballistically like the ordinary tube form, ieproduces an approximate constant burning surface. With the ordinary tube, as the inside burns, an excessive pressure is developed in the tube itself causing irregular burning. If the physical strength of the propellant is low, the internal pressure may burst the tube and cause a sudden increase in the burning surface resulting in irregularities of pressure and MVs. The slotted tube overcomes these defects by allowing gases that develop in the tube to escape freely through the slot.


53


Strip (Ribbon). This is ballistically similar to tube form in that the surface area during burning remains practically constant. Strip does not pack satisfactorily inside rigid cartridges. The surface should be rough to a certain extent to avoid strips sticking together and, thereby, completely altering the burning surfaces. If strips are roughened, it is almost impossible to get a satisfactory method of measurement through routine inspection. Square flake also exhibit the same characteristics. These propellants are used in mortars.


54


Web thickness is indicated by "D"


55


56


57

Sagorijevanje topovskih gorivaSagorijevanje topovskih goriva

tapi (cilindri)Kvadratna

ploica

Traka

Jednokanalno punjenje

Viekanalno punjenje

Promjena odnosa trenutne sagorjevajue povrine [Az(t)] i poetnog volumena punjenja goriva [Vz] sa sagorjelim djelom punjenja [z(t)]


58


Kod perforiranih punjenja goriva (tzv. viekanalnih punjenje) kontrolirana brzina nastajanja produkata sagorijevanja te kontrolirano ukupno vrijeme trajanja gorenja punjenja goriva postie se na nekoliko naina: veliinom i oblikom punjenja goriva brojem kanala (perforacija) po punjenju debljinom weba debljina punjenja goriva izmeu dviju gorivih

povrina brzinom gorenja goriva postotkom isparivih materija, vlage i inertnih materija (1% razlike u

koliini isparivih materija moe kod nekih goriva izazvati rast brzine gorenja za 10%)


59


Promjena odnosa trenutne gorue povrine [Az(t)] i poetnog volumena punjenja goriva [Vc(0]) sa sagorjelim djelom punjenja goriva [z(t)]


60

Utjecaj karakteristika zrna na performansetopovskih sistema

Utjecaj karakteristika zrna na performansetopovskih sistema

Oblik karakteristine krivulje pritisak-put za dani sistem ovisi o nekoliko karakteristika punjenja goriva:

Mala punjenja

Velika punj.

rednja punj.

Utjecaj veliine punjenja(masa punjenja jednaka)

Utjecaj oblika punjenja(masa punjenja jednaka)

Utjecaj gustoe punjenja (oblik i veliina zrna isti)

UNUTRANJA BALISTIKA TOPOVA- Topovska goriva -Slabi eksploziviCrni barutCrni barutCrni barutPirotehnike smjeseGorivaGorivaGorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaJednobazna gorivaProizvodnja jednobaznih gorivaPrimjena jednobaznih gorivaPrimjena jednobaznih gorivaPunjenja za municiju 105 mmPunjenja za municiju 155 mmJednobazna goriva - Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -Primjena jednobaznih gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaDvobazna gorivaProizvodnja goriva balistitnog tipaDvobazna gorivaSferina gorivaProizvodnja sferinih gorivaPrimjena dvobaznih gorivaDvobazna goriva - Dimenzije punjenja goriva i primjena nekih goriva -Trobazna gorivaTrobazna gorivaTrobazna gorivaProizvodnja trobaznih gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaOblik i dimenzije punjenja gorivaSagorijevanje topovskih gorivaSagorijevanje topovskih gorivaSagorijevanje topovskih gorivaUtjecaj karakteristika zrna na performanse topovskih sistema

Documents

UB Topovska Goriva