2019 Fiscal Year Research-status Report
Research on the quantitative evaluation of fuel fragmentation for safety of hybrid rocket propellants
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19K15212
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高橋 晶世 日本大学, 理工学部, 助手 (70821792)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 燃料粉塵化 / 安全性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハイブリッドロケット燃料の粉塵化を評価するための破砕試験では、既往研究の成果から供試体の材質（靭性）・サイズ、爆薬質量が影響すると予測されるため、本研究ではこれらをパラメータとして計27条件の試験条件を設定した。ただし既往研究での再現性の課題に対応するため、各条件につき最低限3回の実施とした。
本年度は円柱形の供試体を爆発ピット内に設置して破砕し、破砕の模様を高速度カメラで撮影した。試験条件は材質がポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、末端水酸基ポリブタジエン（アルミニウム粉末混）、サイズがφ30x30mm、φ40x40mm、φ50x50mm、P4爆薬が0g、1g、2gであった（なお6号電気雷管が全条件で使用された）。このうちポリプロピレンについては、各サイズ・爆薬質量9条件27回を終了し、ふるい分析による粒度分布取得も終了した。
ポリプロピレンではこれまでの予測通り、粉塵とされる0.5mm以下の破片はほぼ発生しないことが再現性をもって確認された。サイズが小さく爆薬質量が大きいほど小さな破片の比率が増すことも確認された。一方試験回数は未だ不足しているものの、マイクロクリスタリンワックスでは小さい破片の比率が高く、末端水酸基ポリブタジエンでは他2種の中間である。また高速度カメラの撮影で、爆薬による衝撃波の発生をとらえることができた。破砕エネルギーの消費用途には燃料の破砕自体とその破片の運動が考慮されてきたが、これに衝撃波の発生が加わることになり、重要な成果である。
一方供試体材質の靭性を評価するための衝撃試験ではポリプロピレンの評価に着手した。靭性値はこれまで推定していたよりも低い値となる見込みである。これらの値は粉塵質量を評価するための破砕モデルの構築に使用され、モデルの精度向上が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画では初年度夏季から破砕試験を開始する予定であったが、開始当初に行った試験で破片の回収率が低く、回収方法の改良に時間を要した。また熱硬化性樹脂である末端水酸基ポリブタジエン（アルミニウム粉末混）の破砕試験供試体の作製時に未硬化が発生したため、マイクロクリスタリンワックス供試体の作製を優先した。その結果、末端水酸基ポリブタジエン（アルミニウム粉末混）供試体は本年度中に所定数の供試体を完成できなかった。現在は全体として数か月程度の遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
残りの破砕試験・衝撃試験を進め、その結果を用いてハイブリッドロケット燃料破砕モデルを構築する。モデルの有効性の検証は、上記3材質以外の破砕試験結果を用いて行う。末端水酸基ポリブタジエン（アルミニウム粉末混）破砕試験供試体の作製については、当該分野の専門家に問い合わせて議論を行い、解決のための有効な方策を得ることができた。同供試体の作製を効率的に進めるため、新年度の早期に注型治具の追加の加工・製造を行う。必要に応じて衝撃試験供試体作製用の型についても追加を行う。
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Research Products
(2 results)
