МОДЕЛІ ГОРІННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ПІРОТЕХНІЧНИХ НІТРАТНО-МЕТАЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ

Автор(и)

  • Назарій Козяр Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-9082-0771
  • Оксана Кириченко Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-0240-1807
  • Вікторія Ковбаса Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-9479-669X
  • В’ячеслав Ващенко Черкаський державний технологічний університет, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0722-9353
  • Сергій Колінько Черкаський державний технологічний університет, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-0234-8655
  • Тетяна Бутенко Черкаський державний технологічний університет, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-3065-5772
  • Валентин Цибулін Черкаський державний технологічний університет, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-2805-572X

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2023.284319

Ключові слова:

пожежна безпека, піротехнічні суміші, нітратовмісні окиснювачі, металеві пальні, добавки органічних та неорганічних речовин, термічні дії, процеси горіння, моделі горіння металізованих конденсованих систем

Анотація

Встановлено механізм горіння ущільнених сумішей з порошків металізованих пальних (Mg, Al та ін.), нітратовмісних окиснювачів (NaNO3, KNO3 та ін.), добавок органічних (парафіну, стеарину та ін.) та неорганічних речовин (фторидів металів, оксидів металів та ін.) в умовах зовнішніх термічних впливів, згідно з яким процес перетворення вихідної суміші у продукти згоряння, у середньому, є стаціонарним та протікає у трьох просторово розділених зонах: конденсована фаза, де відбувається розкладання та високотемпературне окиснення компонентів; поверхня розділу фаз (поверхня горіння), на якій відбувається повне розкладання компонентів та займання частинок металу, які потім переходять у зону полум’я; газова фаза (зона тепловиділення у полум’ї), в якій частинки металу згоряють у дифузійному режимі, утворюючи продукти згоряння. Розроблено моделі горіння сумішей, які враховують кінетичні характеристики термічного розкладання окиснювача, добавок органічних та неорганічних речовин та високотемпературного окиснення, займання та горіння частинок металу у продуктах розкладання, а також результати термодинамічних розрахунків температури продуктів згоряння сумішей та вмісту у них високотемпературного конденсату (неокисненого металу), що дозволяє з відносною похибкою 8…10 % визначати критичні діапазони зміни швидкості горіння сумішей в умовах зовнішніх термічних дій, перевищення яких може призводити як до прискорення процесу горіння сумішей та пожежовибухонебезпечного руйнування піротехнічних виробів, так й до різкого затухання їх процесу горіння та відмови виробів.

Біографії авторів

Назарій Козяр, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України

Кандидат технічних наук

Оксана Кириченко, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор

Вікторія Ковбаса, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України

Ад’юнкт

В’ячеслав Ващенко, Черкаський державний технологічний університет

Доктор технічних наук, професор

Сергій Колінько, Черкаський державний технологічний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Тетяна Бутенко, Черкаський державний технологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Валентин Цибулін, Черкаський державний технологічний університет

Викладач

Посилання

Akkerman, V., & Penner, P. (2020). Detonation performance of ammonium nitrate explosives. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 45(4), 546-556.

Bai, J., & Yang, L. (2019). Study on ignition characteristics of pyrotechnics with different binders. Journal of Energetic Materials, 37(6), 714-728.

Dibrova, O., Kyrychenko, O., Motrychuk, R., Tomenko, M., & Melnyk, V. (2020). Fire safety improvement of pyrotechnic nitrate-metal mixtures under external thermal conditions. Technology audit and production reserves, 1/1(51), 44-49.

Dibrova, O.S., Kirichenko, O.V., Motrichuk, R.B., & Vashchenko, V.A. (2020). Improving fire safety of pyrotechnic nitrate-metal mixtures in the conditions of external thermal actions. Internauka, 5/5799. Retrieved from http://www.inter-nauka.com.

Dibrova, O.S., Kirichenko, O.V., Motrichuk, R.B., & Vashchenko, V.A. (2020). Regularities of influence of technological parameters on fire safety of pyrotechnic nitrate-titanium mixtures in the conditions of external thermal actions. Internauka, 5/5798. Retrieved from http://www.inter-nauka.com.

Fang, Y., Wang, S., & Zhang, Y. (2019). Combustion behavior of composite propellants containing Al/CuO and ammonium perchlorate. Combustion Science and Technology, 191(9), 1742-1757.

Fateev, V.M., Prikhodko, Y.P., & Taborov, L.I. (2017). Pyrotechnics. Kyiv: Naukova dumka.

Jia, X., Qi, X., & Zhang, X. (2021). Ignition behavior and flame structure of multi-layered pyrotechnic systems containing nitrocellulose. Combustion Science and Technology, 193(7), 1354-1373.

Kirichenko, O.V., Dibrova, O.S., & Motrichuk, R.B. (2020). Influence of technological parameters on the dependence of the rate of development of the combustion process of pyrotechnic mixtures. Theory and Practice of Fire Extinguishing and Eliminating Emergency Situations. Cherkasy: Cherkasy Institute of Fire Safety.

Kovalishyn, V.V., Marich, V.M., Voitovych, T.M., & Husar, B.M. (2018). Use of environmentally friendly fire extinguishers, Ecological safety as the basis of sustainable development of society. European experience and perspectives. DUBZD.

Kovalyshyn, V.V., Marych, V.M., Novitskyi, Y.M., Gusar, В.M., Chemetskiy, V.V., & Mirus O.L. (2018). Improvement of a discharge nozzle damping attachment to suppress fires of class D. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(95), 68-76.

Kyrychenko, E., Gvozd, V., Vashchenko, V., Kyrychenko, О., Dyadushenko, О., & Melnyk, V. (2021). Patterns of influence of technological parameters and external factors on the ignition temperature and combustion time of magnesium and aluminum particles in the decomposition products of metal oxides. Civil defense and fire safety, 2(12), 111-121.

Kyrychenko, O.V., Dibrova, O.S., Motrichuk, R.B., Vashchenko, V.A., & Kolinko, S.O. (2019). Investigation of ignition and combustion of particles of aluminum and magnesium alloys in the decomposition products of solid pyrotechnic fuels, Scientific Bulletin. Civil Protection and Fire Safety, 2(8), 81-85.

Kyrychenko, O.V., Dibrova, O.S., Motrychuk, R.B., Baranovsyy, О.С., & Tsybulin, V.V. (2018). Determination of the content of high-temperature condensate in the combustion products of pyrotechnic nitrate-metal mixtures at elevated external pressures, Science and production: interuniversity thematic collection of scientific papers, 19, 323-332.

Kyrychenko, O.V., Dibrova, O.S., Motrychuk, R.B., Vashchenko, V.A., Kolinko, S.О., & Tsybulin, V.V. (2019). Study of the influence of the strength of charges of pyrotechnic nitrate-metal mixtures on the fire safety of products based on them, Bulletin of the Cherkasy State Technological University, 3, 56-67.

Kyrychenko, Y. (2021). Study of the processes of external thermal shock effects on pyrotechnic metal oxide products under the conditions of a shot and flight. Collection of scientific works of the Cherkasy Institute of Fire Safety, 5(2), 37-51.

Kyrychenko, Y. (2022). Investigation of ignition processes and the development of combustion of two-component pyrotechnic mixtures made of magnesium, aluminum and metal oxide powders at elevated heating temperatures and external pressures. Collection of scientific works of the Cherkasy Institute of Fire Safety, 6(1), 29-42.

Kyrychenko, Y., Gvozd, V., Vashchenko, V., Kyrychenko, О., & Dyadushenko, О. (2022). Prevention of premature triggering of pyrotechnic products based on mixtures of magnesium, aluminum powders and metal oxides under conditions of external thermal effects, Civil defense and fire safety, 2(12), 122-130.

Kyrychenko, Y.P. (2022). Methodology for determining the critical values of the parameters of external thermal effects on pyrotechnic metal oxide products under operating conditions, Bulletin of the Cherkasy State Technological University, 2, 53-63.

Kyrychenko, Y.P., Kovalyshyn, V.V., Gvozd, V.M., Vashchenko, V.A., Kolinko, S.O., & Tsybulin, V.V. (2021). Study of the mechanism and development of a model of the development of the combustion process of pyrotechnic mixtures of metal fuel + metal oxide under external thermal effects. Bulletin of the Cherkasy State Technological University, 4, 68-82.

Mader, C.L. (2019). Numerical modeling of explosives and propellants: CRC Press.

Marich, V.M., Kovalishin, V.V., & Kirillov, Ya.B. (2018). Optimization of fire extinguishing powders for magnesium extinguishing. Theory and Practice of Fire Extinguishing and Eliminating Emergency Situations. Cherkasy: Cherkasy Institute of Fire Safety.

Motrichuk, R.B., Kyrychenko, O.V., Vashchenko, V.A., Kolinko, S.O., Butenko, T.I., Kyrychenko, Y.P., & Tsybulin, V.V. (2020). Regularities of influence of technological parameters and external factors on temperature and composition of combustion products of pyrotechnic nitrate-metal mixtures. Bulletin of the Cherkasy State Technological University, 4, 131-142.

Niu, M., & Wang, Q. (2019). Experimental investigation on the combustion characteristics of composite modified double-base propellant. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 137(1), 329-336.

Xu, Y., Ma, Y., & Liu, Q. (2018). Characterization of energetic material burning rate using an improved laser shadowgraphy technique. Journal of Propulsion and Power, 34(2), 360-366.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-09-22

Як цитувати

Козяр, Н., Кириченко, О., Ковбаса, В., Ващенко, В., Колінько, С., Бутенко, Т., & Цибулін, В. (2023). МОДЕЛІ ГОРІННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ПІРОТЕХНІЧНИХ НІТРАТНО-МЕТАЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (3), 69–84. https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2023.284319

URN