Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

סיכום

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

תקציר

הוצא תיקון עבור מחקר ופיתוח של חומרי נפץ בעלי ביצועים גבוהים. הסעיפים של התקציר, המבוא, הפרוטוקול, תוצאות מייצגות והתודות עודכנו.

התקציר עודכן מ-:

בדיקות פיתוח של חומרי נפץ בעוצמה גבוהה ליישומים צבאיים כוללות ניסוח בקנה מידה קטן, בדיקות בטיחות, ולבסוף בדיקות ביצועי פיצוץ כדי לאמת חישובים תיאורטיים. עבור ניסוחים שפותחו לאחרונה, התהליך מתחיל בתערובות בקנה מידה קטן, בדיקות תרמיות, ובדיקות רגישות להשבחה וחיכוך. רק לאחר מכן ניסוחים רחבי היקף יותר ממשיכים לבדיקות פיצוץ, אשר יכוסו במאמר זה. התקדמויות אחרונות בטכניקות אפיון הובילו לדיוק חסר תקדים באפיון ההתפתחות של שלבים מוקדמים בפיצוצים. הטכניקה החדשה של ולוסימטריה פוטו-דופלר (PDV) למדידת לחץ ומהירות פיצוץ תוצג ותושווה לשיטות מסורתיות של מדידת מהירות פיצוץ באמצעות סיב אופטי וחישוב לחץ פיצוץ על פי שקיעת לוחות. בפרט, יידון תפקידו של האלומיניום בניסוחים של חומרי נפץ. פיתוחים אחרונים הובילו ליצירת ניסוחים של חומרי נפץ הגורמים לתגובה של אלומיניום בשלב מוקדם מאוד של התרחבות תוצרי הפיצוץ. תגובה מוגברת זו מובילה לשינויים במהירות ובלחץ הפיצוץ כתוצאה מתגובת האלומיניום עם חמצן בתוצרי הגז המתרחבים.

אל:

בדיקות פיתוח של חומרי נפץ בעוצמה גבוהה ליישומים צבאיים כוללות פורמולציה בקנה מידה קטן, בדיקות בטיחות, ולבסוף בדיקות ביצועי דטונציה כדי לאמת חישובים תיאורטיים. עבור פורמולציות שפותחו לאחרונה, התהליך מתחיל בערבובים בקנה מידה קטן, בדיקות תרמיות, ובדיקות רגישות להדף וחיכוך. רק לאחר מכן פורמולציות גדולות יותר ממשיכות לבדיקות דטונציה, אשר יסוקרו במאמר זה. התקדמויות אחרונות בטכניקות אפיון הובילו לדיוק חסר תקדים באפיון התפתחות דטונציות בזמנים מוקדמים. הטכניקה החדשה של Photonic Doppler Velocimetry (PDV) למדידת לחץ דטונציה תוצג ותושטה אל מול שיטות מסורתיות של מדידת מהירות דטונציה באמצעות סיב אופטי וחישוב לחץ דטונציה על פי שקיעת פלטה. בפרט, יידון תפקידו של האלומינום בפורמולציות של חומרי נפץ. פיתוחים אחרונים הובילו ליצירת פורמולציות של חומרי נפץ הגורמות לתגובת אלומינום בשלב מוקדם מאוד של התרחבות תוצרי הדטונציה. תגובה מוגברת זו מובילה לשינויים במהירות ובלחץ הדטונציה עקב תגובת האלומינום עם חמצן בתוצרי הגז המתרחבים.

הפסקה הלפני-אחרונה של המבוא עודכנה מ-:

על מנת לחשב את לחץ ה-CJ של חומר נפץ חדש, ניתן להשתמש במערכת PDV למדידת מהירות החלקיקים בין חומר הנפץ לבין חלון פולימתיל מטאקרילט (PMMA). רדיד דק מאוד, בדרך כלל אלומיניום או נחושת, ממוקם בממשק זה כדי לשמש כמשטח מחזיר. במחקרים אלו נעשה שימוש בנחושת. רדיד זה צריך להיות דק מספיק כדי למנוע ניחות משמעותי של גל ההלם, אך עבה מספיק כדי למנוע מעבר של אור הדטונציה. בדרך כלל, עובי רדיד של 1,000 angstroms הוא אידיאלי עבור רוב מערכי הניסוי. בהינתן מהירות החלקיקים ב-PMMA ומהירות הדטונציה של חומר הנפץ, ניתן לחשב את לחץ הדטונציה באמצעות משוואות התאמת הלם של Hugoniot.⁶

אל:

על מנת לחשב את לחץ ה-CJ של חומר נפץ חדש, ניתן להשתמש במערכת PDV למדידת מהירות החלקיקים בין חומר הנפץ לבין חלון מפולימתיל מטאקרילט (PMMA). רדיד דק מאוד, בדרך כלל מאלומיניום או נחושת, מונח בממשק זה כדי לשמש כמשטח מחזיר. רדיד זה צריך להיות דק מספיק כדי למנוע בלימה משמעותית של גל הההלם, אך עבה מספיק כדי למנוע מעבר של אור הפיצוץ. בדרך כלל, עובי רדיד של 1,000 angstroms הוא אידיאלי עבור רוב מערכי הניסוי. בהינתן מהירות החלקיקים ב-PMMA ומהירות הפיצוץ של חומר הנפץ, ניתן לחשב את לחץ הפיצוץ באמצעות משוואות התאמת הלם של Hugoniot.⁶

שלב 2.1 בפרוטוקול עודכן מ:

ייצרו חלון PMMA בגודל ההתואם את קוטרה של המטען הנפיץ, בעובי של כ-6.5mm. ודאו כי החלון שקוף אופטית ונקי מפגמים עיבודיים. כדי להשיג זאת, קחו יריעת אקריליק יצוקה שקופה אופטית וגזרו ממנה את הדיסקים באמצעות חיתוך בלייזר או תהליך עיבוד דומה. לאחר מכן, השתמשו בסילוני מים כדי להשיג משטח שקוף אופטית.

אל:

ייצרו חלון PMMA בגודל המתאים לקוטר המטען הנפיץ, בעובי של כ-6.5mm. ודאו שהחלון שקוף אופטית ונקי מפגמי עיבוד. כדי להשיג זאת, קחו יריעת אקריליק יצוקה שקופה אופטית וגזרו את הדיסקים באמצעות חותך לייזר או תהליך עיבוד דומה. לאחר מכן, פולשו את ה-PMMA כדי לקבל משטח שקוף אופטית.

בסעיף התוצאות המייצגות, הכיתוב של איור 3 עודכן מ-:

איור 3. הגדרת ה-PDV (תצפית מקרוב). הגדרת ה-PDV בבסיס שבו נמצאת פלטת המעוף (flyer plate).

אל:

איור 3. הגדרת ה-PDV (מבט מקרוב). הגדרת ה-PDV בבסיס.

בתוצאות המייצגות, הפסקה שבין טבלה 1 לאיור 7 עודכנה מ-:

הפלט של מעקב ה-PDV של לוח המאיץ (flyer plate) מהחלק התחתון של המטען הנפיץ מאיורים 2-3 מוצג באיור 7. התנודתיות נובעת מההדהוד (ringing) בלוח כתוצאה מההאצה המהירה למהירות של כמעט 4-5 km/sec. לחץ ה-CJ מחושב באמצעות מידול של ה-Hugoniot של גזי התוצר לפי קירובו של Cooper,⁶ ולאחר מכן ביצוע אקסטרפולציה של נקודת ה-CJ לאחר התאמת ה-Hugoniot של האלומיניום-חומר הנפיץ. הדפסת מסך טיפוסית מחישוב כזה מוצגת באיור 8. לטכניקה זו יש עדיין מספר מגבלות, שכן החישובים מניחים אקסטרפולציה לינארית של ההאצה מתחילת מהירות לוח המאיץ. דבר זה מוביל להערכת חסר קלה של הלחץ, כפי שעולה מהתוצאות (טבלה 1). עבודה נמשכת לפיתוח משוואות חדשות להתאמה להאצה המוקדמת של לוח המאיץ.

אל:

הפלט של עקב ה-PDV מתחת למטען הנפיץ באיור 2-3 מוצג באיור 7. לחץ ה-CJ מחושב באמצעות מידול ה-Hugoniot של גז התוצר באמצעות הקירוב של Cooper,⁶ ולאחר מכן על ידי אקסטרפולציה של נקודת ה-CJ ברגע שמתקבלת התאמה ל-Hugoniot של ה-PMMA והחומר הנפיץ. הדפסת מסך טיפוסית מחישוב כזה מוצגת באיור 8. לטכניקה זו עדיין יש מגבלות מסוימות, כיוון שהחישובים מניחים אקסטרפולציה ליניארית מתחילת עקב מהירות החלון. הדבר מוביל להערכה נמוכה במעט של הלחץ, כפי שניתן לראות מהתוצאות (טבלה 1).

באיור התוצאות המייצגות, איור 7 והמקרא שלו עודכנו מ-:

איור 7. מהירות הלוח כפונקציה של הזמן עבור מדידת לחץ CJ בחומר הנפץ PBXN-5. שימו לב להתאמה המצוינת בין שתי יריות שונות, שבהן העקומות כמעט חופפות זו לזו.

אל:

איור 7. מהירות החלון כפונקציה של הזמן עבור מדידת לחץ CJ. שימו לב להתאמה המצוינת בין היריות השונות, כאשר העקומות נופלות למעשה אחת על השנייה.

כמו כן, בתוצאות המייצגות, כיתוב איור 8 עודכן מ-:

איור 8. חישוב לחץ ה-CJ מנתוני לוח ההסעה מנחושת בניסוי ה-PDV. שימו לב שהאקסטנפולציה מניחה תאוצה ליניארית בדחיפה הראשונית של לוח ההסעה, מה שמוביל כעת להערכה נמוכה מדי של לחץ ה-CJ.

אל:

איור 8. חישוב לחץ ה-CJ מניסוי ה-PDV. שים לב שהאקסטרפולציה מניחה תאוצה ליניארית בדחיפה הראשונית של החלון, דבר המוביל כעת להערכה חסרה של לחץ ה-CJ.

סעיף התודות עודכן מ-:

המחברים מבקשים להודות לתוכנית Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) על המימון, ל-Mike VanDeWal ו-Gerard Gillen על סיועם בבדיקות, ל-Paula Cook על הסיוע בניסוחים, ול-Ralph Acevedo ו-Brian Travers על דחיסת הדגימות.

אל:

המחברים ברצונם להודות לתוכנית Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) על המימון, ל-Mike Van De Waal ול-Gerard Gillen על סיועם בבדיקות, ל-Paula Cook על סיוע בניסוחים, ול-Ralph Acevedo ול-Brian Travers על דחיסת הדגימות.

פרוטוקול

הוצא תיקון עבור מחקר ופיתוח של חומרי נפץ בעלי ביצועים גבוהים. הסעיפים תקציר, מבוא, פרוטוקול, תוצאות מייצגות ותודות עודכנו.

התקציר עודכן מ-:

בדיקות פיתוח של חומרי נפץ חזקים ליישומים צבאיים כוללות ניסוח בקנה מידה קטן, בדיקות בטיחות, ולבסוף בדיקות ביצועי פיצוץ לאימות חישובים תיאורטיים. עבור ניסוחים שפותחו לאחרונה, התהליך מתחיל בתערובות בקנה מידה קטן, בדיקות תרמיות, ובדיקות רגישות להדף וחיכוך. רק לאחר מכן ניסוחים רחבי היקף יותר ממשיכים לבדיקות פיצוץ, אשר יכוסו במאמר זה. התקדמויות אחרונות בטכניקות אפיון הובילו לדיוק חסר תקדים באפיון התפתחות שלבים מוקדמים של פיצוצים. הטכניקה החדשה של ולוצימטריה פוטו-דופלר (PDV) למדידת לחץ ומהירות הפיצוץ תוצג ותושווה לשיטות מסורתיות של מדידת מהירות פיצוץ באמצעות סיב אופטי וחישוב לחץ פיצוץ לפי עומס פחית. בפרט, יידון תפקידו של האלומיניום בניסוחי חומרי נפץ. פיתוחים אחרונים הובילו ליצירת ניסוחי חומרי נפץ הגורמים לתגובה של אלומיניום בשלב מוקדם מאוד של התרחבות תוצרי הפיצוץ. תגובה מוגברת זו מובילה לשינויים במהירות ובלחץ הפיצוץ עקב תגובת האלומיניום עם חמצן בתוצרי הגז המתרחבים.

אל:

בדיקות פיתוח של חומרי נפץ בעלי עוצמה גבוהה עבור יישומים צבאיים כוללות פורמולציה בקנה מידה קטן, בדיקות בטיחות, ולבסוף בדיקות ביצועי דטונציה לאימות חישובים תיאורטיים. עבור פורמולציות שפותחו לאחרונה, התהליך מתחיל בתערובות בקנה מידה קטן, בדיקות תרמיות, ובדיקות רגישות לפגיעה וחיכוך. רק לאחר מכן פורמולציות גדולות יותר ממשיכות לבדיקות דטונציה, אשר יכוסו במאמר זה. התפתחויות אחרונות בטכניקות אפיון הובילו לדיוק חסר תקדים באפיון של התפתחות דטונציות בשלבים מוקדמים. הטכניקה החדשה של Photonic Doppler Velocimetry (PDV) למדידת לחץ דטונציה תוצג ותושווה למדידות מסורתיות של מהירות דטונציה באמצעות סיב אופטי ולחישוב לחץ דטונציה על פי מעיכת לוחות (plate-dent). בפרט, יידון תפקידו של האלומיניום בפורמולציות של חומרי נפץ. פיתוחים אחרונים הובילו ליצירת פורמולציות של חומרי נפץ הגורמות לתגובה של אלומיניום בשלב מוקדם מאוד של התפשטות תוצרי הדטונציה. תגובה מוגברת זו מובילה לשינויים במהירות ובלחץ הדטונציה כתוצאה מתגובתו של האלומיניום עם חמצן בתוצרי הגז המתפשטים.

הפסקה הלפני-אחרונה במבוא עודכנה מ-:

על מנת לחשב את לחץ ה-CJ של חומר נפץ חדש, ניתן להשתמש במערכת PDV למדידת מהירות החלקיקים בין החומר הנפץ לבין חלון פולימתיל methacrylate (PMMA). רדיד דק מאוד, בדרך כלל אלומיניום או נחושת, מונח בממשק זה כדי לשמש כמשטח מחזיר. במחקרים אלה נעשה שימוש בנחושת. על רדיד זה להיות דק מספיק כדי למנוע בלימה משמעותית של גל ההלם, אך עבה מספיק כדי למנוע מעור של הדטונציה לעבור דרכו. בדרך כלל, עובי רדיד של 1,000 angstroms הוא אידיאלי עבור רוב המערכים הניסיוניים. בהינתן מהירות החלקיקים ב-PMMA ומהירות הדטונציה של החומר הנפץ, ניתן לחשב את לחץ הדטונציה באמצעות משוואות התאמת הלם של Hugoniot.⁶

אל:

כדי לחשב את לחץ ה-CJ של חומר נפץ חדש, ניתן להשתמש במערכת PDV למדידת מהירות החלקיקים בין חומר הנפץ לבין חלון פולימתיל methacrylate (PMMA). רדיד דק מאוד, בדרך כלל אלומיניום או נחושת, ממוקם בממשק זה כדי לשמש כמשטח מחזיר. רדיד זה צריך להיות דק מספיק כדי למנוע בליעה משמעותית של גל ההלם, אך עבה מספיק כדי למנוע מעבר של אור הדטונציה. בדרך כלל, עובי רדיד של 1,000 angstroms הוא אידיאלי עבור רוב המערכים הניסיוניים. בהינתן מהירות החלקיקים ב-PMMA ומהירות הדטונציה של חומר הנפץ, ניתן לחשב את לחץ הדטונציה באמצעות משוואות התאמת הלם של Hugoniot.⁶

שלב 2.1 בפרוטוקול עודכן מ-:

יש לעבד חלון PMMA שגדלו תואם לקוטר של המטען הנפיץ ועוביו כ-6.5mm. יש לוודא שהחלון שקוף אופטית ונקי מפגמי עיבוד. כדי להשיג זאת, קחו יריעה שקופה אופטית של אקריליק יצוק ועבדו את הדיסקים באמצעות חיתוך בלייזר או תהליך עיבוד דומה. לאחר מכן, השתמשו בסילוני מים כדי להשיג משטח שקוף אופטית.

אל:

ייצרו חלון PMMA שגודלו תואם לקוטר המטען הנפיץ ובעובי של כ-6.5mm. ודאו שהחלון שקוף אופטית ונקי מפגמי עיבוד. כדי להשיג זאת, קחו דף אקריליק יצוק שקוף אופטית וגזרו את הדיסקים באמצעות חיתוך לייזר או תהליך עיבוד דומה. לאחר מכן, פולשו את ה-PMMA כדי להשיג משטח שקוף אופטית.

בדמות התוצאים המייצגות, כוּבאר הכיתוב של איור 3 מ:

איור 3. מערך ה-PDV (מבט מקרוב). מערך ה-PDV בבסיס שבו ממוקמת לוחית המעוף.

אל:

איור 3. הגדרת ה-PDV (מבט מקרוב). הגדרת ה-PDV בבסיס.

בתוצאות המייצגות, הפסקה שבין טבלה 1 לבין איור 7 עודכנה מ-:

הפלט של מעקב ה-PDV של לוח ההדף מחלקו התחתון של המטען הנפיץ מאיורים 2-3 מוצג באיור 7. התנודות נובעות מתהודה בלוח כתוצאה מההאצה המהירה למהירות של כמעט 4-5 km/sec. לחץ ה-CJ מחושב באמצעות מידול של ה-Hugoniot של גזי התוצר לפי קירוב קופר (Cooper's approximation),⁶ ולאחר מכן על ידי אקסטראפולציה של נקודת ה-CJ ברגע שנקבעה התאמה ל-Hugoniot של האלומיניום-חומר הנפיץ. צילום מס typical של חישוב כזה מוצג באיור 8. לטכניקה זו עדיין יש מגבלות מסוימות, שכן החישובים מניחים אקסטראפולציה של האצה ליניארית מתחילת מהירות לוח ההדף. הדבר מוביל להערכה נמוכה במעט של הלחץ, כפי שעולה מהתוצאות (טבלה 1). עבודה נמשכת לפיתוח משוואות חדשות להתאמה להאצה המוקדמת של לוח ההדף.

אל:

הפלט של עקבה ה-PDV מהחלק התחתון של המטען הנפיץ של איורים 2-3 מוצג ב- איור 7לחץ ה-CJ מחושב באמצעות מידול ה-Hugoniot של גזי התוצר עם קירוב קופר (Cooper’s approximation),⁶ ולאחר מכן ביצוע אקסטרפולציה של נקודת ה-CJ ברגע שבו ה-Hugoniot של ה-PMMA-חומר הנפיץ תואם. צילום מסך טיפוסי מחישוב כזה מוצג ב- איור 8הטכניקה עדיין כוללת מספר מגבלות, שכן החישובים מניחים אקסטרפולציה ליניארית מתחילת עקבה של מהירות החלון. הדבר מוביל להערכת חסר קלה של הלחץ, כפי שעולה מן התוצאות (טבלה 1).

בסעיף התוצאות המייצגות, איור 7 והמקרא שלו עודכנו מ-:

איור 7. מהירות הלוח כפונקציה של הזמן עבור מדידת לחץ CJ בחומר הנפיץ PBXN-5. שימו לב להסכמה המצוינת בין שני יריות שונות, שבהן העקומות כמעט חופפות זו לזו.

אל:

איור 7. מהירות החלון כפונקציה של הזמן עבור מדידת לחץ CJ. שימו לב להתאימות המצוינת בין היריות השונות, כאשר העקומות כמעט חופפות זו לזו.

בנוסף, בתוצאות המייצגות, הכיתוב של איור 8 עודכן מ-:

איור 8. חישוב לחץ ה-CJ מנתוני לוח המעוף מנחושת בניסוי ה-PDV. שים לב כי האקסטרפולציה מניחה תאוצה ליניארית בדחיפה הראשונית של לוח המעוף, מה שמוביל כעת להערכה נמוכה מדי של לחץ ה-CJ.

אל:

איור 8. חישוב לחץ ה-CJ מניסוי ה-PDV. שים לב שההשחלה מניחה תאוצה ליניארית בדחיפה הראשונית של החלון, מה שמוביל כעת להערכת חסר של לחץ ה-CJ.

סעיף התודות עודכן מ-:

המחברים מבקשים להודות לתוכנית Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) על המימון, ל-Mike VanDeWal ול-Gerard Gillen על סיועם בבדיקות, ל-Paula Cook על סיוע בניסוחים, ול-Ralph Acevedo ול-Brian Travers על דחיסת הדגימות.

אל:

המחברים מבקשים להודות לתוכנית Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) על המימון, ל-Mike Van De Waal ול-Gerard Gillen על סיועם בבדיקות, ל-Paula Cook על סיוע בפורמולציות, ול-Ralph Acevedo ול-Brian Travers על דחיסת הדגימות.