מחקר ופיתוח של חומרי נפץ ביצועים גבוהים

המטרה הכוללת של הליך זה היא להעריך את מהירות הפיצוץ ולחץ הפיצוץ עבור ניסוח חומר נפץ חדשני, באמצעות פינים פיזואלקטריים וחלון מהירות דופלר פוטוני. זה מושג על ידי הכנת הפינים הפיזואלקטריים וחלון מהירות דופלר פוטוני להליך הבדיקה. השלב השני הוא למדוד ולהעמיס את דגימות הנפץ לתוך צינורות האקריליק המעובדים.

לאחר מכן, הנפץ מודבק. הניסוי ממוקם בתא הבדיקה הסגור, ומטען הבדיקה מתפוצץ. השלב האחרון הוא איסוף וניתוח נתוני זמן ההגעה והלחץ.

בסופו של דבר, נעשה שימוש במבחני מהירות פיצוץ ולחץ פיצוץ משולבים כדי לאפיין ולייעל ניסוחים נפיצים. כפורמולטורים נפיצים, לא ניתנת לנו המותרות של ריצות מרובות ובדיקות לא הרסניות. לכן, מדידות מדויקות וחוזרות על עצמן של מהירות הפיצוץ ולחץ הפיצוץ חשובות ביותר.

כאן, מהנדסי חומרי הנפץ אריק ורובל ורוג'ר קורנל ידגימו כיצד למדוד לחץ פיצוץ ומהירות פיצוץ. היתרון העיקרי במהירות דופלר פוטונית הוא המדידה המדויקת ביותר של לחץ הפיצוץ. ראשית, הכינו צרורות של שישה כבלי BNC לשימוש עם הפינים הפיזואלקטריים.

יש להתאים את אורכי הכבלים לגיאומטריה של אתר הבדיקה. כעת, באמצעות קליפר דיוק גבוה, מדוד את דגימת הבדיקה ואת הקוטר והאורך של גלולת המאיץ. ניתן לעבד את אביזרי הבדיקה עבור כדורים בכל גודל.

כמו כן, מדוד את המוני הכדורים. כעת, טען את כדורי הנפץ בזה אחר זה לתוך מתקן הפלסטיק. רשום את מספר הכדורים שנטענו, ואת מיקומם בתוך המתקן.

לאחר מכן, טען את כדור הבוסטר לתוך הצינור מהחלק העליון של המתקן. על גבי כדור הבוסטר, הנח מחזיק נפץ אקרילי. כעת, הכנס את הפינים הפיזואלקטריים דרך החורים ולאורך גוף הפלסטיק.

אבטח את הפינים באמצעות אפוקסי של חמש דקות. לאחר שהאפוקסי נרפא, מקם את הצינור האקרילי המכיל את כדורי הנפץ על גבי לוחית העד מפלדה. אבטח את מתקן הבדיקה ללוח הפלדה בעזרת משקולת או סרט כלשהו.

לא אמור להיות מרווח אוויר בין כדור הנפץ האחרון ללוח הפלדה. לאחר מכן, אפוקסי את קצה מתקן הבדיקה כדי להדק אותו לצלחת. לאחר שהאפוקסי נרפא במלואו, הנח את הנפץ במחזיק ואבטח בעזרת סרט.

העבר את מתקן הבדיקה לתא הבדיקה. שם, חבר את כבלי הפינים הפיזואלקטריים לפינים בתא ולקופסת מרבב BNC בחדר המצלמות. לאחר מכן, חבר את תיבת Mux לאוסילוסקופ.

רוחב פס של ג'יגה-הרץ אחד הוא די והותר. חבר את קו הירי לנפץ. בהתאם לנהלי ההפעלה הסטנדרטיים המקומיים, נעל את אתר הבדיקה.

לאחר מכן, חבר את ההדק מתוך המתח הגבוה המופעל לערוץ אחד באוסילוסקופ. בדוק שסף ההדק הוא שלושה וולט. לאחר מכן, חבר את תיבת הסיכום לערוץ שני באוסילוסקופ.

באוסילוסקופ, הגדר את שני הערוצים לחמישה וולט לכל חלוקה, ואת בסיס הזמן לחמש מיקרו-שניות לכל חלוקה. הגדר את ההשהיה למינוס 20 מיקרו-שניות. כעת, עם הפעלת האש באנרגיה גבוהה, בצע את הפיצוץ.

ניתוח הנתונים מכוסה בפרוטוקול הטקסט. התחל בעיבוד דיסק PMMA. חתוך את הדיסק מגיליון שקוף אופטית של PMMA יצוק בגודל רבע אינץ' כדי להבטיח שפני הדיסק נקיים מפגמים.

התאם את קוטר הדיסק לקוטר חומר הנפץ. לאחר העיבוד, בדוק את פני הדיסק לאיתור פגמים פיזיים. נקה ולטש פגמים קטנים במשטח כדי להחזיר את הבהירות האופטית שלו.

אם יש פגמים גדולים, כגון שריטות עמוקות או חורים, השליכו את הדיסק והתחילו מחדש. כעת, הדביקו רדיד אלומיניום דק מאוד לדיסק, הצד המפוזר כלפי מטה, באמצעות סרט שקוף אופטית. החלק את נייר הכסף כנגד הדיסק כדי להסיר אדוות או בועות.

בדיוק כמו ההליך הקודם, מדוד את קוטר כדורי הנפץ, האורכים והמסות. צרו את מטען הנפץ מכדורי הדגימה הללו. בכל ממשק נפץ, יש למרוח אלסטומר על בסיס סיליקון כדי למזער את היווצרות פערי האוויר.

השתמש באלסטומר שנבדק כדי להיות תואם, שאינו מקל על תגובה כימית. כעת, הרכיב את זמן ההגעה סיכות פיזואלקטריות למחזיק אקרילי. לאחר מכן, חבר את המחזיק הטעון ליד תחתית המטען כדי ללכוד את מהירות הפיצוץ במצב יציב.

לפני שתמשיך, ודא שלמחזיק הפינים נעים במקביל לציר של בילט הנפץ. המשך בבדיקת מהירות הצילום דופלר על ידי הצמדת מחזיק בדיקה PDV אקרילי למשטח החופשי של חלון ה-PMMA. לאחר מכן, הכנס את בדיקת ה-PDV לתוך המחזיק, ויישר אותה לרדיד האלומיניום באמצעות מד השתקפות אחורי של מילי-וואט אחד.

אז למרות ש-PMMA משדר כ-90% מאור הלייזר שאיתו אנו עובדים, המשטח החופשי של הדיסקה שאיתו אנו עובדים הוא ספקולרי מאוד. אז אם הגשושית שאנחנו עובדים איתה מיושרת בצורה מושלמת עם המשטח החופשי הזה, אנחנו למעשה הולכים לקבל רמת השתקפות אחורית חזקה מאוד. ואם אנו קולטים את רמת ההשתקפות האחורית הזו ואנו טועים לחשוב שהיא האלומיניום שאנו מסתכלים עליו, זה יכול לתת לנו יישור חיובי כוזב, ובסופו של דבר אנו יכולים לפספס הרבה מהנתונים שאנו מנסים ללכוד.

לאחר יישור להחזרת גב אופטימלית, אפוקסי את בדיקת ה-PDV במקומה. לאחר מכן, חבר בוסטר ונפץ EBW למטען כדי להשלים את ההרכבה. כעת, הנח את פריט הבדיקה בתא וחבר את פיני ה-TOA וסיבי ה-PDV.

לאחר מכן, חבר את קו הירי לנפץ RP-80. כעת, אבטח את אתר הבדיקות, ובצע פעולת נעילה באזור. ודא שכל המנעולים הפנימיים מופעלים וכל אנשי הצוות נלקחים בחשבון.

ההכנה הסופית היא לבדוק את אות ה-PDV, ורמות הספק התייחסות כדי להבטיח שתדר הפעימות הרצוי ייקלט. כעת, פוצצו את הפריט באמצעות מערכת האש באנרגיה גבוהה. שמור את עקבות האוסילוסקופ הן עבור נתוני ה-PDV והן עבור נתוני ה-TOA.

באמצעות הפרוטוקול המתואר, PAX-30 הושווה לחומר נפץ PBXN-5 מסורתי. עם הפיצוץ, נותחו לוחות השקע מיריות שקע במהירות הפיצוץ המסורתית. גרף זה מציג את מהירות הפיצוץ של PAX-30 בהשוואה לחומר נפץ מסורתי בעל אנרגיה גבוהה, PBXN-5.

ל-PAX-30, אפילו עם חומר נפץ נמוך ב-20% בנוסחה, יש כמעט את אותה מהירות פיצוץ, לחץ ואנרגיה כוללת כמו PBXN-5. זה נובע מתוסף האלומיניום המעוצב באופן ייחודי. עקבות מהירות הדופלר הפוטונית של מהירות החלקיק מתחתית חומר הנפץ מראים שהוא האיץ במהירות לכשלושה קילומטרים לשנייה.

לחץ הפיצוץ, או צ'פמן-ג'וגט, חושב על ידי מידול הגז של המוצר, Hugoniot, עם הקירוב של קופר, ולאחר מכן אקסטרפולציה של נקודת ה-CJ, לאחר התאמה של חומר הנפץ האלומיניום, Hugoniot. החישובים המעיטו מעט בהערכת הלחץ, כפי שמעידים התוצאות. העבודה נמשכת לפיתוח משוואות חדשות שיתאימו להאצת החלקיקים המוקדמת.

אז לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד למדוד את מהירות הפיצוץ ולחץ הפיצוץ עבור נוסחת חומר נפץ חדשה.