Nitroselüloz bazlı yakıtların depolama ömürlerine ortam koşullarının etkisinin incelenmesi

Abstract

Mühimmatlar askeri operasyonlar esnasında her türlü iklim koşullarına (taşıma sırasında titreşim, alçak ve yüksek rakım, hava araçlarında yüksek irtifa, aşırı sıcaklık, nem vb.) maruz kalmaktadır. Bu sebeple üretim sonrası önerilen depolama ömrünü daha kısa sürede tamamlamakta ve kendiliğinden infilak edebilmektedir. Bu maksatla 2019 yılında MKE A.Ş tarafından üretilmiş olan nitroselülöz bazlı roket yakıtının maruz kaldığı çevresel etkileri simüle edilebilmesi için üç farklı sıcaklıkta (60, 70, 80°C) ve %60 nem koşulları sağlanarak hızlı yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. Yaşlandırma işlemi tamamlanan yakıtın fiziksel ve kimyasal değişimleri gözlemlenerek çeşitli testler uygulanmıştır. Stabilizör miktarının asgari % 0,2 w/w değerinin altına düştüğü gözlenmiştir. Stabilizör azalması ile hesaplanan yakıt ömrü 53 yıl olarak hesaplanmıştır. Nem tayini testinde nem miktarının maksimum 0,6 değerini aşmadığı, ısıl değerinin 836-864 cal/g değerleri arasında kaldığı, (HFC) cihazı ile ısı akış kalorimetresi ile kararlılık testinde ısı akış miktarının maksimum 114 µw/g değerini aşmadığı gözlemlenmiştir.. FTIR spektrumları alınarak doğal yaşlanma ve hızlı yaşlandırılmış yakıt içinde meydana gelen kimyasal değişimler incelenmiştir. Yaşlanmanın etkisi ile stabilizör miktarında gözle görünür bir azalmanın meydana geldiği, yakıtın kararlılığını yitirmeye başladığı, sıcaklık arttıkça bozunmanın arttığı ve stabilizör miktarının tamamen tükendiği görülmüştür. SEM mikroskobu ile yakıtların mikro yapısı görüntülenerek doğal yaşlanma ve hızlı yaşlandırma işlemleri sonrasında yakıtta lif benzeri yapı oluştuğu gözlenmiştir Mikroyapı incelemesinde ise bozunmaya bağlı olarak yakıtın yapısında lif benzeri yapı oluşumun meydana geldiği gözlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda nitroselüz bazlı yakıtın ömrü 25°C depo koşullarının sağlanması durumunda yaklaşık 53 yıl olarak belirlenmiştir.

The ammunition, which is the subject of this study, is exposed to all kinds of climatic conditions (vibration due to transportation on the vehicle during operation, low and high altitudes, high altitude in aircraft, extreme temperature, humidity, etc.) during military operations. For this reason, it completes the recommended storage life after production in a shorter time and can explode on its own. For this purpose, rapid aging process was applied at three different temperatures (60, 70, 80°C) and 60% humidity in order to simulate the environmental effects of nitrocellulose-based rocket fuel produced by MKE A.Ş in 2019. Various tests were applied by observing the physical and chemical changes of the fuel whose aging process was completed. It was observed that the amount of stabilizer decreased below the minimum 0.2% w/w value. The fuel life calculated with stabilizer reduction was calculated as 53 years. It was observed that the moisture content did not exceed the maximum value of 0.6 in the moisture determination test, the heating value remained between 836-864 cal/g, and the heat flow amount did not exceed the maximum 114 µw/g in the stability test with the (HFC) device and the heat flow calorimeter. natural aging and chemical changes in the fast aged fuel were investigated. It has been observed that with the effect of aging, there is a visible decrease in the amount of stabilizer, the fuel begins to lose its stability, the degradation increases as the temperature increases and the amount of stabilizer is completely consumed. The microstructure of the fuels was visualized with SEM microscope and it was observed that a fiber-like structure was formed in the fuel after natural aging and rapid aging processes. As a result of this study, the life of nitrocellulose-based fuel was determined to be approximately 53 years if 25°C storage conditions were met.