المواد الدافعة لذخائر الدبابات - Propellants

من طرف **عبدالحفيظ عوض ربيع** 2011-07-28, 12:52 pm

للمواد الدافعة لذخائر الدبابات Tank Ammunition Propellants أهمية كبيرة و أثر كبير على عدد من خصائص القوة النارية للدبابات الحديثة فهي لها دور أساسي بمدى فاعلية الذخائر التي تستخدمها الدبابة أكان فيما يخص السرعة أو الطاقة الفوهية Muzzle velocity , Energy كما تؤثر بشكل كبير على العمر الافتراضي لمدافع الدبابات بالتحديد من حيث تآكل البطانة الداخلية للسبطانة و حجرة الانفجار .

من خصائص المواد الدافعة المستخدمة لدفع ذخائر الدبابات و غيرها من الذخائر المشابهة أنها عندما تشتعل فهي لا تنفجر و إنما تحترق من السطح الخارجي إلى الداخل و هذا يعني أن السرعة الانفجارية للمواد الدافعة تكون في نطاق 10 – 1000 م/ث (متر بالثانية) ما يجعلها تندرج في فئة المتفجرات البطيئة أو الداسرة Low explosive, و للمقارنة فإن المواد شديدة الانفجار High explosive تتراوح سرعتها الانفجارية بين 2000 – 9000 م/ث , و تتحدد السرعة الانفجارية للمواد الدافعة بعدد من العوامل من أهمها تركيبها الكيميائي و شكلها و نبدأ بالشكل حيث تتعدد أشكال المواد الدافعة بين الحبيبات الأسطوانية العادية و المضلعة و القضبان الأنبوبية , و على هذا الأساس تصنف الأشكال بالتصاعدية أو التراجعية أو المتعادلة و معنى هذه التصنيفات هي أن السطح المادي للمواد الدافعة أثناء احتراقه إما أن ينخفض حجمه أو يبقى ثابتاً أو يتزايد و هذا الأخير هو ما يعطي أعلى قدر من الضغط و بالتالي أكبر سرعة و طاقة فوهية , بعض الأشكال قد تكون فيها ثقوب مختلفة العدد إلا أن عدد الثقوب الأكثر شيوعاً هو سبعة و قد يرتفع العدد إلى 37 ثقباً و يستفاد من هذا التثقيب في رفع مستوى المادة الدافعة بالتصنيف التصاعدي السابق ذكره كما يرفع مستوى انتشار الغازات المتولدة عن احتراق المادة المتفجرة ما يخفف من مخاطر حدوث الموجات الضغطية التي قد تكون مؤذية جداً في حال حدوثها بصورة شديدة إلا أنه من الواجب الإشارة أن ارتفاع عدد الثقوب يؤدي في زيادة صعوبة عملية التصنيع .

أما فيما يخص التركيب الكيميائي للمواد الدافعة فيمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات من حيث المكون الأساس للمادة الدافعة و هذه الفئات هي المواد وحيدة و ثنائية و ثلاثية الأساس , بالنسبة للفئة الأولى و هي الفئة وحيدة الأساس فتتكون بشكل أساسي من نتريت السليلوز المجلتن Gelatinised nitrocellulose , أما الفئة ثنائية الأساس فتتكون من نتريت السليلوز مضافاً إليه نتريت الغليسيرين nitroglycerine أو ثنائي نترات الديغليكول Diglycol dinitrate و توفر الفئة الثانية حرارة نوعية Specific heat أعلى من الفئة الأولى و تبلغ هذه ما بين 3000 – 5000 كج/كغ (كيلوجول/كيلوغرام) إلا أنها كذلك تتصف بدرجة حرارة لهب أعلى ما يؤدي إلى تآكل أكبر Erosion في جوف السبطانة و ذلك خصوصاً بالنسبة للمركب المتكون من نتريت السليلوز و نتريت الغليسيرين أما بالنسبة للمركب المتكون من نتريت السليلوز و ثنائي نترات الديغليكول فيمتاز بحرارة لهب أقل و بالتالي فهو يؤدي إلى تآكل أقل في جوف السبطانة حيث لا تتجاوز حرارة اللهب في المركب الأخير الثلاثة آلاف درجة كلفن Kelvin أو 2700 درجة سيليزية تقريباً Celsius , أما المواد الدافعة ثلاثية الأساس فتتكون من أحد مركبي الفئة الثانية السابق ذكرهما مضافاً إليهما نتريت الغوانيدين Nitroguanidine و تترواح النسبة المضافة من نتريت الغوانيدين بين 25 – 55% من الوزن الكلي و إضافته تؤدي إلى درجات حرارة لهب أقل و بالتالي تآكل أقل لجوف السبطانة في مدافع الدبابات .

مواد دافعة أخرى تستخدم مركبات الهيكسوجين أو الـ RDX إلا أن هذه المركبات تعاني من مشاكل كالسرعة الانفجارية العالية نسبياً كذلك درجات حرارة لهب أعلى ما يؤدي لتآكل أكبر في جوف السبطانة , و لأن إيجاد حل لمشكلة حرارة اللهب كانت مطلب دائم و هام لمطوري المواد الدافعة و كذلك مطوري مدافع الدبابات لما لذلك من أثر على العمر الافتراضي لمدافع الدبابات فقد تم البحث عن حلول و تم تطبيق بعضها عملياً و منها كان إضافة ثاني أوكسيد التايتانيوم Titanium dioxide و الشمع Wax للمواد الدافعة و منها أيضاً وضع مادة بوليمرية Polymeric على السطح الداخلي لمستوعبة الشحنة الدافعة بحيث تكوّن طبقة بين المستوعبة و الشحنة و تقوم هذه الطبقة عند احتراق الشحنة الدافعة بتكوين غشاء من الغازات الباردة نسبياً لتشكل طبقة عازلة بين جوف السبطانة و الغازات عالية الحرارة المنطلقة من الشحنة الدافعة .

من العوامل الأخرى التي تؤثر في مدى فاعلية المواد الدافعة هي نسبة كتلة الشحنة الدافعة لكتلة المقذوف Propellant to projectile mass ratio و كذلك كثافة المادة الدافعة , حيث أنه فيما يتعلق بنسبة كتلة الشحنة الدافعة لكتلة المقذوف فقد ثبت أنه مع زيادة هذه النسبة فإن الزيادة الحدية لحجم الطاقة الحركية المنقولة للمقذوف تقل أو بمعنى آخر إن الزيادة في النسبة السابقة الذكر لا تتساوى مع الزيادة في حجم الطاقة الحركية المنقولة للمقذوف و هذا يشكل مشكلة إذ يعتبر ذلك خسارة مجانية في مستوى فعالية المواد الدافعة , أما بالنسبة لكثافة المواد الدافعة فإن الزيادة بهذه الكثافة تعتبر نقطة إيجابية يتم العمل على تطويرها و الاستفادة منها حيث أن مع زيادة كثافة المواد الدافعة تزداد نسبة كتلة الشحنة الدافعة لحجم حجرة الانفجار ما يعني كفاءة أكبر للمادة الدافعة و مع تزايد كثافة المادة الدافعة و تضاءل حجم الشحنات بالتوازي مع الزيادة بالكثافة سيسمح ذلك بتصغير حجم حجرات الانفجار و بالتالي سيصبح لدينا طاقة محررة أكبر في مساحة أصغر ما يؤدي للاستفادة من نسب التمدد بصورة أفضل و بالتالي سيكون لدينا سرعات فوهية أكبر .