Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

Zusammenfassung

Several corrections were made to: Research and Development of High-performance Explosives

Zusammenfassung

Zu Forschung und Entwicklung von Hochleistungssprengstoffen wurde eine Berichtigung veröffentlicht. Die Abschnitte Zusammenfassung, Einleitung, Protokoll, repräsentative Ergebnisse und Danksagungen wurden aktualisiert.

Der Abstract wurde aktualisiert von:

Die Entwicklungstests von Hochleistungssprengstoffen für militärische Anwendungen umfassen die Formulierung im kleinen Maßstab, Sicherheitsprüfungen und schließlich Detonationsleistungstests zur Überprüfung theoretischer Berechnungen. Bei neu entwickelten Zusammensetzungen beginnt der Prozess mit Mischungen im kleinen Maßstab, thermischer Prüfung sowie Untersuchungen zur Schlag- und Reibungsempfindlichkeit. Erst danach werden anschließend größere Formulierungen zur Detonationsprüfung weitergeleitet, die in dieser Arbeit behandelt wird. Neuere Fortschritte bei Charakterisierungstechniken haben zu beispielloser Präzision bei der Erfassung der zeitfrühen Entwicklung von Detonationen geführt. Die neue Technik der Photo-Doppler-Velozimetrie (PDV) zur Messung von Detonationsdruck und -geschwindigkeit wird vorgestellt und mit der herkömmlichen faseroptischen Detonationsgeschwindigkeitsmessung sowie der Plattendruck-Ermittlung des Detonationsdrucks verglichen. Insbesondere wird die Rolle von Aluminium in Sprengstoffformulierungen diskutiert. Jüngste Entwicklungen führten zur Erstellung von Sprengstoffformulierungen, bei denen die Reaktion von Aluminium bereits in einem sehr frühen Stadium der Expansion der Detonationsprodukte stattfindet. Diese verstärkte Reaktion führt zu Änderungen der Detonationsgeschwindigkeit und des -drucks, verursacht durch die Reaktion des Aluminiums mit Sauerstoff in den expandierenden Gasprodukten.

zu:

Die Entwicklungstests von Hochleistungssprengstoffen für militärische Anwendungen umfassen die Formulierung im kleinen Maßstab, Sicherheitsprüfungen und schließlich Detonationsleistungstests zur Überprüfung theoretischer Berechnungen. Bei neu entwickelten Formulierungen beginnt der Prozess mit Mischungen im kleinen Maßstab, thermischen Untersuchungen sowie Prüfungen der Empfindlichkeit gegenüber Schlag und Reibung. Erst danach werden anschließend größere Formulierungen zur Detonationsprüfung weitergeleitet, die in dieser Arbeit behandelt wird. Neuere Fortschritte bei Charakterisierungstechniken haben zu beispielloser Präzision bei der Untersuchung der zeitfrühen Entwicklung von Detonationen geführt. Die neue Technik der Photonischen Doppler-Velocimetrie (PDV) zur Messung des Detonationsdrucks wird vorgestellt und mit herkömmlichen Verfahren wie der faseroptischen Detonationsgeschwindigkeitsmessung und der Plattendruck-Berechnung des Detonationsdrucks verglichen. Insbesondere wird die Rolle von Aluminium in Sprengstoffformulierungen diskutiert. Aktuelle Entwicklungen führten zu Sprengstoffformulierungen, bei denen die Reaktion von Aluminium bereits in einem sehr frühen Stadium der Expansion der Detonationsprodukte stattfindet. Diese verstärkte Reaktion führt zu Änderungen der Detonationsgeschwindigkeit und des Drucks infolge der Umsetzung des Aluminiums mit Sauerstoff in den expandierenden Gasprodukten.

Der vorletzte Absatz der Einleitung wurde aktualisiert von:

Um den CJ-Druck eines neuen Sprengstoffs zu berechnen, kann ein PDV-System verwendet werden, um die Teilchengeschwindigkeit zwischen dem Sprengstoff und einem Polymethylmethacrylat-(PMMA-)Fenster zu messen. Eine sehr dünne Folie, üblicherweise aus Aluminium oder Kupfer, wird an dieser Grenzfläche platziert, um als reflektierende Oberfläche zu wirken. In diesen Untersuchungen wurde Kupfer verwendet. Die Folie sollte dünn genug sein, um eine signifikante Abschwächung der Stoßwelle zu verhindern, gleichzeitig aber dick genug, um zu verhindern, dass Detonationslicht hindurchtritt. Typischerweise ist eine Folienstärke von 1.000 Ångström für die meisten experimentellen Aufbauten ideal. Ausgehend von der Teilchengeschwindigkeit im PMMA und der Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffs kann der Detonationsdruck mit Hugoniot-Stoßanpassungsgleichungen berechnet werden.⁶

zu:

Um den CJ-Druck eines neuen Sprengstoffs zu berechnen, kann ein PDV-System verwendet werden, um die Teilchengeschwindigkeit zwischen dem Sprengstoff und einem Polymethylmethacrylat-(PMMA-)Fenster zu messen. Eine sehr dünne Folie, üblicherweise aus Aluminium oder Kupfer, wird an dieser Grenzfläche platziert, um als reflektierende Oberfläche zu wirken. Diese Folie sollte dünn genug sein, um eine signifikante Abschwächung der Stoßwelle zu verhindern, gleichzeitig aber dick genug, um zu verhindern, dass Detonationslicht hindurchtritt. Typischerweise ist eine Folienstärke von 1.000 Ångström für die meisten experimentellen Aufbauten ideal. Bei bekannter Teilchengeschwindigkeit im PMMA und Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffs kann der Detonationsdruck mit Hugoniot-Stoßanpassungsgleichungen berechnet werden.⁶

Schritt 2.1 im Protokoll wurde geändert von:

Fräsen Sie ein PMMA-Fenster mit einem Durchmesser entsprechend dem des Sprengladungsträgers und einer Dicke von etwa 6,5 mm. Stellen Sie sicher, dass das Fenster optisch klar ist und frei von Bearbeitungsfehlern. Um dies zu erreichen, nehmen Sie eine optisch klare Platte aus gegossenem Acryl und fräsen die Scheiben mithilfe eines Laserschneiders oder eines ähnlichen Bearbeitungsverfahrens aus. Anschließend verwenden Sie Wasserstrahlen, um eine optisch klare Oberfläche zu erhalten.

zu:

Fräsen Sie ein PMMA-Fenster mit einem Durchmesser entsprechend dem des Sprengladungsträgers und einer Dicke von etwa 6,5 mm. Stellen Sie sicher, dass das Fenster optisch klar ist und frei von Bearbeitungsfehlern. Verwenden Sie hierzu ein optisch klares Blatt gegossenes Acryl und schneiden Sie die Scheiben mithilfe eines Laserschneiders oder eines ähnlichen Bearbeitungsverfahrens aus. Polieren Sie anschließend das PMMA, um eine optisch klare Oberfläche zu erhalten.

In der Abbildung 3 wurde die Bildunterschrift im repräsentativen Ergebnis aktualisiert von:

Abbildung 3. PDV-Aufbau (Nahaufnahme). Der PDV-Aufbau an der Basis, wo sich die Flugplatte befindet.

zu:

Abbildung 3. PDV-Aufbau (Nahaufnahme). Der PDV-Aufbau an der Basis.

Im Abschnitt „Representative Results“ wurde der Absatz zwischen Tabelle 1 und Abbildung 7 aktualisiert von:

Die Ausgabe der PDV-Spur der Flugplatte vom unteren Ende der Sprengladung aus Abbildung 2-3 ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Schwingungen entstehen durch das Nachklingen in der Platte infolge der schnellen Beschleunigung auf nahezu 4–5 km/s. Der CJ-Druck wird berechnet, indem man die Hugoniot-Kurve des Produktgases mit Coopers Näherung⁶ modelliert und anschließend den CJ-Punkt extrapoliert, sobald die Hugoniot-Kurve von Aluminium und Sprengstoff angepasst ist. Ein typischer Bildschirmabdruck einer solchen Berechnung ist in Abbildung 8 gezeigt. Die Methode weist noch einige Einschränkungen auf, da die Berechnungen eine lineare Beschleunigungs-Extrapolation vom Beginn der Flugplatten-Geschwindigkeit annehmen. Dies führt zu einer leichten Unterschätzung des Drucks, wie die Ergebnisse zeigen (Tabelle 1). Es laufen Arbeiten zur Entwicklung neuer Gleichungen, um die frühe Beschleunigung der Flugplatte besser zu beschreiben.

zu:

Die Ausgabe der PDV-Spur von der Unterseite der Sprengladung in Abbildung 2-3 ist in Abbildung 7 dargestellt. Der CJ-Druck wird berechnet, indem die Hugoniot-Kurve des Produktgases mit Coopers Näherung modelliert⁶ und anschließend der CJ-Punkt extrapoliert wird, sobald die Hugoniot-Kurve von PMMA-Sprengstoff angepasst ist. Ein typischer Bildschirmausdruck einer solchen Berechnung ist in Abbildung 8 gezeigt. Die Methode weist noch einige Einschränkungen auf, da die Berechnungen eine lineare Extrapolation vom Beginn der Fenstergeschwindigkeitsspur annehmen. Dies führt zu einer leichten Unterschätzung des Drucks, wie die Ergebnisse belegen (Tabelle 1).

In Abbildung 7 der repräsentativen Ergebnisse und deren Bildunterschrift wurden aktualisiert von:

Abbildung 7. Plattengeschwindigkeit als Funktion der Zeit für die Messung des CJ-Drucks im Sprengstoff PBXN-5. Beachten Sie die hervorragende Übereinstimmung zwischen zwei verschiedenen Schüssen, bei denen die Kurven praktisch exakt übereinanderliegen.

zu:

Abbildung 7. Fenstergeschwindigkeit als Funktion der Zeit für die Messung des CJ-Drucks. Beachten Sie die hervorragende Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Schüssen, bei denen sich die Kurven praktisch decken.

Auch in den repräsentativen Ergebnissen wurde die Bildunterschrift zu Abbildung 8 aktualisiert von:

Abbildung 8. Berechnung des CJ-Drucks aus den Daten der Kupfer-Fliegerplatte im PDV-Experiment. Beachten Sie, dass die Extrapolation eine lineare Beschleunigung beim anfänglichen Anstoß der Fliegerplatte annimmt, was derzeit zu einer Unterschätzung des CJ-Drucks führt.

zu:

Abbildung 8. Berechnung des CJ-Drucks aus dem PDV-Experiment. Beachten Sie, dass die Extrapolation eine lineare Beschleunigung beim anfänglichen Anstoß des Fensters annimmt, was derzeit zu einer Unterschätzung des CJ-Drucks führt.

Der Abschnitt „Danksagung“ wurde aktualisiert von:

Die Autoren danken dem Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM)-Programm für die Finanzierung, Mike VanDeWal und Gerard Gillen für ihre Unterstützung bei den Tests, Paula Cook für die Unterstützung bei den Formulierungen sowie Ralph Acevedo und Brian Travers für das Pressen der Proben.

zu:

Die Autoren danken dem Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM)-Programm für die Finanzierung, Mike Van De Waal und Gerard Gillen für ihre Unterstützung bei den Tests, Paula Cook für die Unterstützung bei den Formulierungen sowie Ralph Acevedo und Brian Travers für das Pressen der Proben.

Protokoll

Für Forschung und Entwicklung von Hochleistungssprengstoffen wurde eine Erratum veröffentlicht. Die Abschnitte Zusammenfassung, Einleitung, Protokoll, repräsentative Ergebnisse und Danksagungen wurden aktualisiert.

Der Abstract wurde aktualisiert von:

Die Entwicklungstests von Hochleistungssprengstoffen für militärische Anwendungen umfassen die Formulierung im kleinen Maßstab, Sicherheitsprüfungen und schließlich Detonationsleistungsprüfungen zur Überprüfung theoretischer Berechnungen. Bei neu entwickelten Formulierungen beginnt der Prozess mit Mischungen im kleinen Maßstab, thermischen Untersuchungen sowie Prüfungen der Empfindlichkeit gegenüber Schlag und Reibung. Erst danach werden anschließend größere Formulierungen der Detonationsprüfung unterzogen, die in dieser Arbeit behandelt wird. Neuere Fortschritte bei Charakterisierungstechniken haben zu beispielloser Präzision bei der Untersuchung der frühen zeitlichen Entwicklung von Detonationen geführt. Die neue Technik der Photo-Doppler-Velozimetrie (PDV) zur Messung von Detonationsdruck und -geschwindigkeit wird vorgestellt und mit der herkömmlichen faseroptischen Detonationsgeschwindigkeitsmessung sowie der Plattendruck-Berechnung des Detonationsdrucks verglichen. Insbesondere wird die Rolle von Aluminium in Sprengstoffformulierungen diskutiert. Jüngste Entwicklungen führten zur Erstellung von Sprengstoffformulierungen, bei denen Aluminium bereits in einem sehr frühen Stadium der Expansion der Detonationsprodukte reagiert. Diese verstärkte Reaktion führt zu Änderungen der Detonationsgeschwindigkeit und des -drucks infolge der Reaktion des Aluminiums mit Sauerstoff in den expandierenden Gasprodukten.

zu:

Die Entwicklungstests von Hochleistungssprengstoffen für militärische Anwendungen umfassen die Formulierung im kleinen Maßstab, Sicherheitsprüfungen und schließlich Detonationsleistungstests zur Überprüfung theoretischer Berechnungen. Bei neu entwickelten Formulierungen beginnt der Prozess mit Mischungen im kleinen Maßstab, thermischen Prüfungen sowie Sensitivitätsprüfungen gegenüber Stoß und Reibung. Erst danach werden größere Formulierungen der Detonationsprüfung unterzogen, die in diesem Artikel behandelt wird. Neuere Fortschritte bei Charakterisierungstechniken haben zu beispielloser Präzision bei der Erfassung der Frühphase der Detonationsentwicklung geführt. Die neue Technik der Photonischen-Doppler-Velocimetrie (PDV) zur Messung des Detonationsdrucks wird vorgestellt und mit der traditionellen faseroptischen Bestimmung der Detonationsgeschwindigkeit sowie der Platten-Eindringmethode zur Berechnung des Detonationsdrucks verglichen. Insbesondere wird die Rolle von Aluminium in Sprengstoffformulierungen diskutiert. Jüngste Entwicklungen führten zu Formulierungen, bei denen die Reaktion von Aluminium bereits in der frühen Phase der Expansion der Detonationsprodukte stattfindet. Diese verstärkte Reaktion bewirkt Änderungen der Detonationsgeschwindigkeit und des -drucks infolge der Reaktion des Aluminiums mit Sauerstoff in den expandierenden Gasprodukten.

Der vorletzte Absatz der Einleitung wurde aktualisiert von:

Um den CJ-Druck eines neuen Sprengstoffs zu berechnen, kann ein PDV-System verwendet werden, um die Teilchengeschwindigkeit zwischen dem Sprengstoff und einem Polymethylmethacrylat-(PMMA-)Fenster zu messen. Eine sehr dünne Folie, üblicherweise aus Aluminium oder Kupfer, wird an dieser Grenzfläche platziert, um als reflektierende Oberfläche zu wirken. In diesen Studien wurde Kupfer verwendet. Diese Folie sollte dünn genug sein, um eine signifikante Abschwächung der Stoßwelle zu verhindern, gleichzeitig aber dick genug, um das Durchtreten von Detonationslicht zu verhindern. Typischerweise ist eine Folienstärke von 1.000 Ångström für die meisten experimentellen Aufbauten ideal. Ausgehend von der Teilchengeschwindigkeit im PMMA und der Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffs kann der Detonationsdruck mit Hugoniot-Stoßanpassungsgleichungen berechnet werden.⁶

zu:

Um den CJ-Druck eines neuen Sprengstoffs zu berechnen, kann ein PDV-System verwendet werden, um die Teilchengeschwindigkeit zwischen dem Sprengstoff und einem Polymethylmethacrylat-(PMMA-)Fenster zu messen. Eine sehr dünne Folie, üblicherweise aus Aluminium oder Kupfer, wird an dieser Grenzfläche platziert, um als reflektierende Oberfläche zu dienen. Diese Folie sollte dünn genug sein, um eine signifikante Abschwächung der Stoßwelle zu verhindern, gleichzeitig aber dick genug, um das Durchtreten von Detonationslicht zu verhindern. Typischerweise ist eine Folienstärke von 1.000 Ångström für die meisten experimentellen Aufbauten ideal. Bei gegebener Teilchengeschwindigkeit im PMMA und der Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffs kann der Detonationsdruck mit Hugoniot-Stoßanpassungsgleichungen berechnet werden.⁶

Schritt 2.1 im Protokoll wurde geändert von:

Fräsen Sie ein PMMA-Fenster mit einem Durchmesser entsprechend dem des Sprengladungsträgers und einer Dicke von etwa 6,5 mm. Stellen Sie sicher, dass das Fenster optisch klar ist und frei von Bearbeitungsfehlern. Um dies zu erreichen, nehmen Sie eine optisch klare Platte aus gegossenem Acryl und fräsen die Scheiben mithilfe eines Laserschneiders oder eines ähnlichen Bearbeitungsverfahrens aus. Anschließend verwenden Sie Wasserstrahlen, um eine optisch klare Oberfläche zu erhalten.

zu:

Fräsen Sie ein PMMA-Fenster mit einem Durchmesser entsprechend dem des Sprengladungsträgers und einer Dicke von etwa 6,5 mm. Stellen Sie sicher, dass das Fenster optisch klar ist und frei von Bearbeitungsfehlern. Verwenden Sie hierfür eine optisch klare Platte aus gegossenem Acryl und schneiden Sie die Scheiben mittels Laserschneidanlage oder einem ähnlichen Bearbeitungsverfahren aus. Anschließend polieren Sie das PMMA, um eine optisch klare Oberfläche zu erhalten.

In der Abbildung 3 wurde die Bildunterschrift aktualisiert von:

Abbildung 3. PDV-Aufbau (Nahaufnahme). Der PDV-Aufbau an der Basis, wo sich die Flugplatte befindet.

zu:

Abbildung 3. PDV-Aufbau (Nahaufnahme). Der PDV-Aufbau an der Basis.

Im Abschnitt „Representative Results“ wurde der Absatz zwischen Tabelle 1 und Abbildung 7 geändert von:

Die Ausgabe der PDV-Spur der Flugplatte vom unteren Ende der Sprengladung aus Abbildung 2-3 ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Schwingungen entstehen durch das Nachklingen in der Platte infolge der schnellen Beschleunigung auf nahezu 4–5 km/s. Der CJ-Druck wird berechnet, indem man die Produktgas-Hugoniot-Kurve mit Coopers Näherung⁶ modelliert und anschließend den CJ-Punkt extrapoliert, sobald die Aluminium-Sprengstoff-Hugoniot-Kurve angepasst ist. Ein typischer Bildschirmausdruck einer solchen Berechnung ist in Abbildung 8 gezeigt. Die Methode weist noch einige Einschränkungen auf, da die Berechnungen eine lineare Beschleunigungs-Extrapolation vom Beginn der Flugplatten-Geschwindigkeit annehmen. Dies führt zu einer leichten Unterschätzung des Drucks, wie die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen. Es laufen Arbeiten zur Entwicklung neuer Gleichungen, um die frühe Beschleunigung der Flugplatte besser zu beschreiben.

zu:

Die Ausgabe der PDV-Messung vom unteren Ende der Sprengladung aus Abbildung 2-3 ist in Abbildung 7 dargestellt. Der CJ-Druck wird berechnet, indem die Hugoniot-Kurve des Produktgases mit Coopers Näherung⁶ modelliert und anschließend der CJ-Punkt extrapoliert wird, sobald die Hugoniot-Kurve von PMMA-Sprengstoff angeglichen ist. Ein typischer Bildschirmabdruck einer solchen Berechnung ist in Abbildung 8 gezeigt. Die Methode weist noch einige Einschränkungen auf, da die Berechnungen eine lineare Extrapolation vom Anfang der Fenstergeschwindigkeitsmessung voraussetzen. Dies führt zu einer leichten Unterschätzung des Drucks, wie die Ergebnisse zeigen (Tabelle 1).

In den repräsentativen Ergebnissen wurden Abbildung 7 und ihre Bildunterschrift geändert von:

Abbildung 7. Plattengeschwindigkeit als Funktion der Zeit für die Messung des CJ-Drucks im Sprengstoff PBXN-5. Beachten Sie die hervorragende Übereinstimmung zwischen zwei verschiedenen Schüssen, bei denen sich die Kurven praktisch decken.

zu:

Abbildung 7. Fenstergeschwindigkeit als Funktion der Zeit zur Messung des CJ-Drucks. Beachten Sie die hervorragende Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Schüssen, bei denen sich die Kurven praktisch decken.

Auch in den repräsentativen Ergebnissen wurde die Bildunterschrift zu Abbildung 8 aktualisiert von:

Abbildung 8. Berechnung des CJ-Drucks aus den Daten der Kupfer-Fliegerplatte im PDV-Experiment. Beachten Sie, dass die Extrapolation eine lineare Beschleunigung beim anfänglichen Anstoß der Fliegerplatte annimmt, was gegenwärtig zu einer Unterschätzung des CJ-Drucks führt.

zu:

Abbildung 8. Berechnung des CJ-Drucks aus dem PDV-Experiment. Beachten Sie, dass die Extrapolation eine lineare Beschleunigung beim anfänglichen Anstoß des Fensters annimmt, was derzeit zu einer Unterschätzung des CJ-Drucks führt.

Der Abschnitt „Danksagung“ wurde aktualisiert von:

Die Autoren danken dem Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM)-Programm für die Finanzierung, Mike VanDeWal und Gerard Gillen für ihre Unterstützung bei den Tests, Paula Cook für die Unterstützung bei den Formulierungen sowie Ralph Acevedo und Brian Travers für das Pressen der Proben.

zu:

Die Autoren danken dem Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM)-Programm für die Finanzierung, Mike Van De Waal und Gerard Gillen für ihre Unterstützung bei den Tests, Paula Cook für die Unterstützung bei den Formulierungen sowie Ralph Acevedo und Brian Travers für das Pressen der Proben.