Том 15, № 1 (2022)

На основе квазиравновесного термодинамического и молекулярно-динамического (МД) моделирования рассчитан процесс образования наночастиц углерода при быстром охлаждении углеродного газа, нагретого до высокой температуры при постоянной плотности, за счет конденсации из газовой фазы в конденсированную наноуглеродную фазу. Для этого в термодинамическом расчете учтена повышенная энтальпия образования для наночастиц углерода. По результатам МД расчета рекомендованы три параметризации реакционно-силовых полей (ReaxFF-CHO, ReaxFF-c2013 и ReaxFF-PAH) для МД моделирования образования наноуглеродных частиц.

Экспериментально исследован процесс сажеобразования при пиролизе этилена с добавками спиртов: метанола и бутанола за ударными волнами в диапазоне температур 2009–2524 K и давлений 2,56–3,58 бар. Методом лазерной экстинкции на длине волны 633 нм измерены временные профили оптической плотности среды, отражающие выход сажи. Размеры образующихся углеродных наночастиц измерены методом лазерно-индуцированной инкандесценции (ЛИИ). На основании проведенных измерений определены температурные зависимости выхода сажи, размеров частиц и времен индукции появления конденсированной фазы. Показано, что добавки метанола и бутанола ускоряют и увеличивают выход сажи. Наблюдаемый эффект промотирования сажеобразования проявляется сильнее при добавке бутанола, чем метанола. Обсуждаются кинетические причины влияния метанола и бутанола на пиролиз этилена.

Огнезащита строительных конструкций и их элементов из полимерных композиционных материалов осуществляется с применением противопожарных муфт, снабженных вкладышами из вспениваемых материалов. При возникновении пожара обеспечивается перекрытие распространения пламени по полимерным коммуникациям за счет образования огнетермоизолирующей вспененной преграды, не допускаюшей разогрева полимерного легкоплавкого материала до 120 °C. Для выяснения причин, обусловливающих огнетермозащитную эффективность противопожарных преград, проведены сопоставительные исследования термических и физико-механических свойств двух вспениваемых композиций и продуктов их термообработки. Композиции при одной и той же газококсообразующей системе (ГКС) (полифосфат аммония (ПФА) / пентаэритрит (ПЭТ) / доломит (Дл) / терморасширяющийся графит (ТРГ)) отличались природой связующего и термозащитной эффективностью. С использованием комплексного термического, рентгенографического анализов, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), ряда стандартных и оригинальных методик установлено, что лучшие физико-механические, термоизолирующие и морфологические свойства исследуемых термовспениваемых композиций (ТВК) и их коксовых остатков достигаются при сближении температурных интервалов формирования органоминерального каркаса и образования летучих продуктов термоокисления. Полученная информация о влиянии совмещения температурных интервалов образования газообразных продуктов полимерными связующими и органоминерального каркаса исследуемыми ГКС на качественные и количественные характеристики ТВК позволяет направленно подходить к увеличению эффективности известных вспениваемых составов и выбору ингредиентов для создания новых термозащитных материалов с улучшенными свойствами.

Описаны методика разработки и результаты тестирования прибора для оптической регистрации процессов непрерывной спиновой детонации (НСД). Рассмотрены способы улучшения качества получаемых изображений, зарегистрированных в процессе проведения экспериментов, а также методы сокращения как вычислительных ресурсов, так и времени обработки данных. Приведены программные и аппаратные способы выделения нужных фрагментов изображений и их обработка. Разработанный прибор был испытан и показал свою эффективность при видеосъемке детонационных волн при условии использования подсветки процессов ацетиленом или другим углеродосодержащим газом. При этом важной особенностью прибора является способность производить видеосъемку одной строкой длиной 1092 пикселей при максимальной кадровой частоте.

Приведены новые экспериментальные результаты по динамике облака продуктов взрывного горения механоактивированного состава Al/CuO. С помощью методов скоростной фоторегистрации, пирометрических измерений, фотоэлектрических и электроконтактных датчиков определены параметры облака продуктов горения в зависимости от массы смеси. Рассмотрены различные способы зажигания и формирования потока продуктов. Определены оптимальные условия формирования факела для зажигания горючих газовоздушных смесей.

Создана усовершенствованная модель оптического капсюля-детонатора (ОКД) на основе штатного капсюля-детонатора № 8 с улучшенной оптоволоконной системой ввода излучения, инициируемая непрерывным инфракрасным (ИК) лазером с длиной волны λ = 975 нм. Исследованы фоточувствительные составы на основе инициирующих взрывчатых веществ (ИВВ) — азида свинца (АС), диазодинитрофенола, быстрогорящего комплексного соединения — бис(этилендиамин)-медь(II)-перхлорат (БЭДМП) и бризантного взрывчатого вещества (БВВ) СL-20 с добавлением 0,5% фотопоглощающих нанодисперсных порошков алюминия, оксида меди и графита. В ходе работы определены расстояния перехода горения в детонацию (ПГД) и времена задержки детонации при мощности лазерного излучения 3,3 Вт.

Качество пиротехнических изделий контролируется на основании калориметрических измерений их теплот сгорания в калориметрической бомбе. Точность калориметрических данных по теплотам сгорания веществ определяется, в значительной мере, относительным методом измерения — совпадением условий калибровочного опыта по эталонной бензойной кислоте и рабочего измерения. Документы регламентируют измерение теплот сгорания составов на бомбовых калориметрах, определяют схемы размещения эталонной бензойной кислоты и испытуемых образцов, а также режим и схему испытаний. Недостатком является нарушение условий относительности метода испытаний — не учитывается необходимость наступления регулярного теплового режима в опыте. Показано, что продолжительность измерений образцов превышает время калибровочных опытов за счет длительности остывания большого количества твердых конечных продуктов реакции, что, в итоге, влияет на корректность полученных результатов. На имитаторах экспериментально показано влияние длительности главного периода опыта на процесс теплопередачи. Определена величина погрешности результата измерения от процесса теплопередачи в бомбе, связанная с продолжительностью главного периода опыта. Предложен способ проведения опыта с увеличенной теплоотдачей продуктов сгорания и минимальной длительностью. Рекомендовано проведение технического совершенствования калориметрических испытаний.