Festtreibstoffe werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen genutzt, um durch die beim Abbrand entstehenden heißen Gase mechanische Arbeit zu verrichten. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Modellierung, Simulation und Charakterisierung des Abbrandes extrudierbarer Festtreibstoffe mit komplexer Querschnittgeometrie.
Aktualisiert: 2022-09-19
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Neben den herkömmlichen Oxidatoren für Raketenfesttreibstoffe (Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat) ist seit einigen Jahren das Ammoniumdinitramid (ADN) bekannt. Die Reaktion von Ammoniak mit Distickstoffpentoxid führt in einer einstufigen Synthese direkt zum ADN. Über die quantitativen und mechanistischen Zusammenhänge zwischen Produktverteilung und Reaktionsbedingungen bei dieser Reaktion soll in vorliegender Arbeit berichtet werden. Die Auslegung einer Apparatur zur Gewinnung von Distickstoffpentoxid aus Distickstofftetroxid und Ozon erfolgt auf Grundlage reaktionskinetischer und thermochemischer Daten. Aus den bekannten Reaktionen zwischen Ammoniak und Distickstoffpentoxid wird ein Reaktionsmechanismus abgeleitet, der bei Berücksichtigung von Nebenraktionen der postulierten Zwischenprodukte Nitramid und Dinitraminsäure zu einem Reaktionsnetzwerk führt. Aus diesem gehen drei Bruttoreaktionen hervor, von denen eine bislang nicht beschrieben wurde. Bei dieser Reaktion ensteht neben Ammoniumnitrat auch Lachgas. Auf der Grundlage des Reaktionsschemas und der Formulierung reaktionskinetischer Potenzansätze wird ein Modell mit zunächst zwei, später mit drei bzw. vier Parametern entwickelt. Die ersten experimentellen Ergebnisse können durch die drei Brutto-Reaktionsgleichungen beschrieben werden, wobei die Bildung von Lachgas spektroskopisch nachgewiesen werden kann. Nach der Ermittlung des Einflusses der Reaktanten-Konzentrationen auf die ADN-Selektivität erfolgt die Anpassung der Modellgleichung für die ADN-Selektivität an die experimentellen Werte durch geeignete Wahl der Parameter. Es resultiert eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Modell und Experiment.
Aktualisiert: 2022-09-06
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