Materiały Wybuchowe i Paliwa Rakietowe

"Z A T W I E R D Z A M"
Dziekan Wydziału Mechatroniki
prof. dr hab. inż. Radosław Trębiński
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Materiały Wybuchowe i Paliwa Rakietowe
Kod przedmiotu: .......................................................................................................................................................................
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Mechatroniki i Lotnictwa
Kierunek studiów: lotnictwo i kosmonautyka
Specjalność: uzbrojenie lotnicze
Rodzaj studiów: studia pierwszego stopnia dla kandydatów na żołnierzy zawodowych
Forma studiów: studia stacjonarne
Język realizacji: polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 2010/2011
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoba(-y) prowadząca(-e) zajęcia: dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO
PJO/instytut/katedra/zakład: WTC, Instytut Chemii, Zakład Materiałów Wybuchowych
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie, # projekt)
semestr
razem
wykłady
ćwiczenia
IV
45
30+
15+
V
30
15x
razem
75
45
15
laboratoria
projekt
punkty
ECTS
seminarium
4
15+
2
15
6
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI


Termodynamika Wymagania wstępne: znajomość zasad termodynamiki, przemian fazowych,
równań stanu, procesów spalania, zasad przepływu ciepła.
Fizyka
Wymagania wstępne: znajomość struktury elektronowej atomów, znajomość
podstaw mechaniki i dynamiki.
4. ZAŁOŻENIA I CELE PRZEDMIOTU






Znajomość cech wybuchu chemicznego, podstaw termochemii i umiejętność wyznaczania przybliżonych równań rozkładu materiałów wybuchowych.
Znajomość teoretycznych i technologicznych podstaw otrzymywania materiałów wysokoenergetycznych (związków wybuchowych, prochów i paliw rakietowych).
Poznanie podstaw teoretycznych i najważniejszych metod badań wrażliwości i trwałości poszczególnych grup materiałów wysokoenergetycznych.
Umiejętność praktycznego otrzymywania wybranych związków wybuchowych na skalę laboratoryjną.
Znajomość z zagrożeń przy produkcji i użytkowaniu materiałów wybuchowych.
Poznanie toksyczności, oddziaływania na środowisko i procesów biodegradacji materiałów wybuchowych.
5. METODY DYDAKTYCZNE
Wykład i dyskusja oraz ćwiczenia rachunkowe
Zajęcia praktyczne w laboratoriach syntezy i badania materiałów wybuchowych


6. TREŚCI PROGRAMOWE
liczba godzin
lp
tematyka zajęć
1.
Ogólna charakterystyka wybuchu chemicznego – definicje i pojęcia podstawowe, kryteria wybuchowości.
2
2.
Rodzaje przemian wybuchowych – spalanie, wybuch
i detonacja. Inicjowanie przemian wybuchowych.
2
3.
Bilans tlenowy i równania rozkładu materiałów wybuchowych. Ciepło i entalpia tworzenia. Ciepło
i temperatura wybuchu. Objętość gazowych produktów
wybuchu. Siła i moc wybuchu.
2
6
4.
Statyka i kinetyka reakcji chemicznych podczas przemian wybuchowych.
2
3
5.
Wrażliwość i trwałość materiałów wybuchowych.
2
2
2
6.
Charakterystyki detonacyjne i energetyczne materiałów
wybuchowych.
2
2
3
7.
Podział i ogólna charakterystyka materiałów wysokoenergetycznych.
2
8.
Teoretyczne i technologiczne podstawy procesu nitrowania – metody, czynniki nitrujące, podstawowe zasady technologiczne, aparatura i instalacje produkcyjne.
2
9.
Otrzymywanie i właściwości związków wybuchowych
z grupy C-nitro – TNT, HNS, TATB i inne.
2
10.
Otrzymywanie i właściwości związków wybuchowych
z grupy C-nitro – NM, NTO, DADNE i inne.
2
11.
Otrzymywanie i właściwości związków wybuchowych
z grupy N-nitro – RDX, HMX, NQ i inne.
2
12.
Otrzymywanie i właściwości związków wybuchowych
z grupy O-nitro – NG, DNDG.
2
13.
Otrzymywanie i właściwości związków wybuchowych
z grupy O-nitro – PETN, NC i inne.
14.
Inicjujące materiały wybuchowe – azydki, pioruniany,
tetrazen, trinitrorezorcynian ołowiu, związki kompleksowe, nadtlenki organiczne.
2
2
15.
Mieszaniny inicjujące i środki inicjowania spalania i
detonacji.
2
2
16.
Proch czarny – produkcja, właściwości i zastosowanie.
2
17.
Prochy i jedno-, dwu- i trójbazowe – produkcja, właściwości i zastosowanie.
2
18.
Stałe jednorodne paliwa rakietowe, typowe składy,
otrzymywanie, właściwości i przeznaczenie.
2
19.
Stałe złożone paliwa rakietowe, typowe składniki i ich
rola, produkcja, przeznaczenie i właściwości.
2
20.
Mieszaniny wybuchowe – materiały wybuchowe gazo-
wykł.
ćwicz.
lab.
2
4
proj.
semin.
we, ciekłe, paliwowo-powietrzne, plastyczne, flegmatyzowane i aluminizowane.
2
21.
Górnicze materiały wybuchowe – saletrole, amonale,
dynamity, zawiesinowe i emulsyjne MW – otrzymywanie, właściwości zastosowanie.
2
22.
Mieszaniny pirotechniczne – typowe składy, wytwarzanie i zastosowanie.
2
23.
Toksyczność i oddziaływanie materiałów wybuchowych
na środowisko. Schematy biodegradacji podstawowych
materiałów wybuchowych.
1
Razem
45
2
15
15
7. TEMATYKA ĆWICZEŃ RACHUNKOWYCH
1. Obliczanie bilansu tlenowego MW. Obliczanie ilości składników niezbędnych do sporządzenia
mieszanin wybuchowych o zadanym bilansie tlenowym. Obliczanie składu atomowego mieszanin wybuchowych (3 godz.).
2. Zapisywanie przybliżonych równań rozkładu materiałów wybuchowych. Wykorzystanie stałej
równowagi gazu wodnego do obliczania składu produktów wybuchu (2 godz.).
3. Obliczanie objętości produktów wybuchu oraz ciepła i temperatury wybuchu. Siła i moc wybuchu (2 godz.).
4. Obliczanie ciepła tworzenia materiałów wybuchowych w oparciu o wyniki pomiaru ciepła spalania (2 godz.).
5. Obliczanie ilości kwasu azotowego niezbędnej do syntezy zadanej ilości związku nitrowego
(2 godz.).
6. Obliczanie energii aktywacji termicznego rozkładu MW wykorzystując wyniki pomiaru czasu
indukcji wybuchu oraz wyniki analiz termicznych przy różnych szybkościach ogrzewania próbki (2 godz.).
7. Szacowanie wpływu ciepła spalania i średniej masy cząsteczkowej produktów spalania na siłę
prochu. Ocena wpływu gęstości i średnicy ładunku na prędkość i ciśnienie detonacji (2 godz.).
8. TEMATYKA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
1. Badanie wrażliwości materiałów wybuchowych na bodźce cieplne i mechaniczne (2 godz.).
2. Pomiar średnicy krytycznej i prędkości detonacji (3 godz.).
3. Synteza, wydzielanie i oczyszczanie (krystalizacja) heksogenu lub pentrytu (4 godz.).
4. Synteza piorunianu rtęci oraz zbudowanie improwizowanego zapalnika elektrycznego i ocena
jego działania (4 godz.).
5. Formowanie ładunków materiałów wybuchowych – sypkich, prasowanych, odlewanych
i plastycznych (2 godz.).
9. LITERATURA
podstawowa:





S. Cudziło i inni, Wojskowe materiały wybuchowe, Wyd. Polit. Częstochowskiej, 2000.
A. Maranda i inni, Podstawy chemii materiałów wybuchowych, Skrypt WAT, S-46942, Warszawa
1998.
A. Maranda i inni, Chemia stosowana – materiały wybuchowe, teoria, technologia, zastosowanie,
Skrypt WAT, S-46901, Warszawa 1985.
M. Badowski i inni, Chemia stosowana – ćwiczenia laboratoryjne, Skrypt WAT, S-49759, Warszawa 1990.
W. P. Cetner, Preparatyka materiałów wybuchowych i produktów pośrednich, Skrypt WAT, 1986.
uzupełniająca:


J. Akhavan, The Chemistry of Explosives, RSC Cambridge, 2008.
P. W. Cooper, S. R. Kurowski, Introduction to the Technology of Explosives, Wiley-VCH 1996.
10. FORMA I WARUNKI ZALICZANIA PRZEDMIOTU
Laboratorium – zaliczenie ćwiczenia wymaga uzyskania pozytywnej ocen ze sprawdzianu przed
rozpoczęciem ćwiczenia, wykonania ćwiczenia i oddania pisemnego sprawozdania z ćwiczenia.
Ćwiczenia rachunkowe – zaliczenie wymaga obecności studenta i uzyskania pozytywnej oceny obliczonej jako średnia arytmetyczna z ocen bieżących wystawianych za odpowiedzi w trakcie semestru.
Zaliczenie przedmiotu wymaga uzyskania pozytywnych ocen z ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych oraz zdania pisemnego egzaminu zawierającego pytania otwarte oraz testowe wielokrotnego
wyboru.
autor(rzy) sylabusa
kierownik jednostki organizacyjnej
odpowiedzialnej za przedmiot
................................
................................
dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO
prof. dr hab. inż. Jerzy CHOMA