Bor potasyum nitrat pirotekniği üretimi ve lazer ile ateşlenme karakteristiğinin belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İSMET KIZILIRMAK
Danışman: Zümriye Aksu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, katı yakıtlı roket motorların ateşleyicilerinde kullanılan bor potasyum nitrat (BPN) piroteknik tozun üretimi gerçekleştirilmiş, piroteknik tozun pelet haline getirilmesi sağlanmış, peletin yeni tasarlanan lazer ateşleme test sistemi ile ateşlenme karakteristiği belirlenmiş ve kapalı bomba test sistemi ile pelet ortalama yanma hızı tayin edilmiştir. Tez kapsamında ilk olarak, BPN piroteknik tozun MIL-P-46994B askeri standarda uygun olarak bor, potasyum nitrat ve Viton floroelastomer kullanılarak üretim çalışmaları yapılmış, standartta belirtilen gereksinimler karşılanmıştır. DSC analizi BPN piroteknik tozun tutuşma sıcaklığının 500-510°C arasında olduğunu göstermiştir. BPN piroteknik tozun kalorifik değeri ortalama 1675 cal/g olarak saptanmıştır. BPN piroteknik tozun yoğunluk tayini sonucunda en yüksek teorik yoğunluk 2,16 g/cm3 olarak bulunmuştur. BPN piroteknik tozun raf ömrünü uzatmak ve küçük hacimde en fazla miktarda piroteknik kullanmak için piroteknik toz pelet haline getirilmiştir. BPN piroteknik toz yük altında presleme yapılarak 10 mm, 9 mm, 8 mm ve 3,27 mm çapına sahip pelet formlarına dönüştürülmüş ve üretilen peletlerin ortalama yoğunlukları ölçülmüştür. Uygulanan yük altında farklı çaptaki peletlerin yoğunluklarının 1,64-1,69 g/cm3 arasında değiştiği saptanmıştır. Bu yoğunluk aralığının MIL-P-46994B standardında belirtilen isterleri karşıladığı gözlenmiştir. Pelet yoğunluğunun toz haldeki yoğunluğa oranlanması ile peletin gözenikliliği %24 olarak hesaplanmıştır. Tez çalışmasının sonraki aşamasında, yeni bir lazer ateşleme test sistemi tasarlanmış ve BPN peletlerin bu sistemde lazer ile ateşlenerek ateşlenme karakteristiği oluşturulmuştur. 3,27 mm çapında ve 1,69 g/cm3 yoğunluğundaki peletler Bruceton Test Metodu'na göre lazer ile ateşlenmiş, Neyer SenTest program yazılımı kullanılarak, %95 kesinlik seviyesinde %99,9 güvenilirlikte BPN peletlerin ateşlenmesi için gereken lazer gücünün 550 mW ve lazer ateşlenme süresinin 5,50 ms olduğu saptanmıştır. Güvenilirlik seviyesi %99,0 olduğu durumda ise lazer gücü 470 mW ve lazer ateşlenme süresi 10,45 ms olarak bulunmuştur. 550 mW güç ve 5,50 ms ateşlenme süreleri kullanılarak peletlerin ateşlenmesi için gereken güç yoğunluğu 5682 W/cm2 ve enerji yoğunluğu 31,3 J/cm2 olarak bulunmuştur. Son olarak 3,27 mm çapta ve 4,60 mm boyundaki peletler, 550 mW lazer güçte kapalı bomba test düzeneğinde ateşlenerek peletlerin ortalama yanma hızı 39,5 mm/s olarak belirlenmiştir. Bu değer MIL-P-46994B standardında belirtilen en az 31,75 mm/s isterini karşılamıştır. Tez çalışması sonucunda MIL-P-46994B askeri standardına uygun BPN piroteknik tozu ve peleti üretilmiş, yeni tasarlanan bir lazer ateşleme test sistemi sayesinde toz ve pelet ürünlerin kalorifik değer, yoğunluk ve yanma hızı gereksinimlerini karşıladığı görülmüştür.