Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

Sommario

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

Abstract

È stato emesso un erratum per Ricerca e sviluppo di esplosivi ad alte prestazioni. Sono state aggiornate le sezioni abstract, introduzione, protocollo, risultati rappresentativi e ringraziamenti.

L'Abstract è stato aggiornato da:

La prova di sviluppo di esplosivi ad alto potenziale per applicazioni militari comprende la formulazione su piccola scala, test di sicurezza e, infine, prove di prestazione della detonazione per verificare i calcoli teorici. Per le nuove formulazioni sviluppate, il processo inizia con miscele su piccola scala, test termici e valutazione della sensibilità all'impatto e all'attrito. Solo successivamente le formulazioni su scala più ampia procedono verso i test di detonazione, che saranno trattati in questo articolo. I recenti progressi nelle tecniche di caratterizzazione hanno portato a una precisione senza precedenti nella descrizione dell'evoluzione iniziale delle detonazioni. La nuova tecnica della velocimetria foto-Doppler (PDV) per la misurazione della pressione e della velocità di detonazione sarà illustrata e confrontata con i metodi tradizionali basati su fibre ottiche per la velocità di detonazione e sul calcolo della pressione tramite ammaccamento della piastra. In particolare, verrà discussa la funzione dell'alluminio nelle formulazioni esplosive. I recenti sviluppi hanno portato alla creazione di formulazioni esplosive in cui l'alluminio reagisce molto precocemente durante l'espansione dei prodotti di detonazione. Questa reazione potenziata provoca variazioni nella velocità e nella pressione di detonazione dovute alla reazione dell'alluminio con l'ossigeno presente nei gas prodotti in espansione.

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La prova di sviluppo di esplosivi ad alto potenziale per applicazioni militari comprende la formulazione su piccola scala, test di sicurezza e, infine, prove di prestazione della detonazione per verificare i calcoli teorici. Per le nuove formulazioni sviluppate, il processo inizia con miscele su piccola scala, test termici e valutazione della sensibilità all’urto e all’attrito. Solo successivamente le formulazioni su scala più ampia procedono verso i test di detonazione, che saranno trattati in questo articolo. I recenti progressi nelle tecniche di caratterizzazione hanno portato a una precisione senza precedenti nella descrizione dell'evoluzione iniziale delle detonazioni. La nuova tecnica della Velocimetria Doppler Fotonica (PDV) per la misurazione della pressione di detonazione verrà illustrata e confrontata con i metodi tradizionali basati sulla velocità di detonazione mediante fibra ottica e sul calcolo della pressione tramite ammaccamento della piastra. In particolare, verrà discussa la funzione dell’alluminio nelle formulazioni esplosive. I recenti sviluppi hanno portato alla creazione di formulazioni esplosive in cui l’alluminio reagisce molto precocemente durante l’espansione dei prodotti di detonazione. Questa reazione potenziata provoca variazioni nella velocità e nella pressione di detonazione dovute alla reazione dell’alluminio con l’ossigeno presente nei gas prodotti in espansione.

Il penultimo paragrafo dell'Introduzione è stato aggiornato da:

Per calcolare la pressione CJ di un esplosivo nuovo, un sistema PDV può essere utilizzato per misurare la velocità delle particelle tra l'esplosivo e una finestra in polimetilmetacrilato (PMMA). Una lamina molto sottile, solitamente in alluminio o rame, viene posizionata a questo interfaccia per fungere da superficie riflettente. In questi studi, è stato utilizzato rame. La lamina deve essere sufficientemente sottile da evitare un'attenuazione significativa dell'onda d'urto, ma abbastanza spessa da impedire al bagliore della detonazione di attraversarla. Tipicamente, uno spessore della lamina di 1.000 angstrom è ideale per la maggior parte delle configurazioni sperimentali. Conoscendo la velocità delle particelle nel PMMA e la velocità di detonazione dell'esplosivo, la pressione di detonazione può essere calcolata mediante le equazioni di accoppiamento shock di Hugoniot.⁶

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Per calcolare la pressione di CJ di un esplosivo nuovo, è possibile utilizzare un sistema PDV per misurare la velocità delle particelle tra l'esplosivo e una finestra in polimetilmetacrilato (PMMA). Una lamina molto sottile, solitamente in alluminio o rame, viene posizionata a questo interfaccia per fungere da superficie riflettente. Tale lamina deve essere sufficientemente sottile da non attenuare in modo significativo l'onda d'urto, ma abbastanza spessa da impedire al bagliore della detonazione di attraversarla. In genere, uno spessore di 1.000 angstrom è ideale per la maggior parte delle configurazioni sperimentali. Conoscendo la velocità delle particelle nel PMMA e la velocità di detonazione dell'esplosivo, la pressione di detonazione può essere calcolata mediante le equazioni di accoppiamento dell'urto di Hugoniot.⁶

Il passaggio 2.1 del protocollo è stato aggiornato da:

Realizzare una finestra in PMMA delle dimensioni del diametro della carica esplosiva, spessa circa 6,5 mm. Assicurarsi che la finestra sia otticamente trasparente e priva di difetti da lavorazione. Per ottenere questo, prendere una lastra otticamente trasparente di acrilico colato e ricavare i dischi utilizzando un taglio laser o un processo di lavorazione simile. Successivamente, utilizzare getti d'acqua per ottenere una superficie otticamente trasparente.

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Realizzare una finestra in PMMA delle dimensioni del diametro della carica esplosiva, spessa circa 6,5 mm. Assicurarsi che la finestra sia otticamente trasparente e priva di difetti da lavorazione. Per ottenere questo, prendere un foglio otticamente trasparente di acrilico colato e ricavare i dischi utilizzando un taglio laser o un processo di lavorazione simile. Successivamente, lucidare il PMMA per ottenere una superficie otticamente chiara.

Nella didascalia della Figura 3 dei Risultati Rappresentativi è stato effettuato un aggiornamento da:

Figura 3. Configurazione del PDV (vista ravvicinata). La configurazione del PDV alla base dove si trova la piastra proiettile.

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Figura 3. Configurazione del PDV (vista ravvicinata). La configurazione del PDV alla base.

Nei risultati rappresentativi, il paragrafo tra la tabella 1 e la figura 7 è stato aggiornato da:

L'output della traccia PDV della piastra proiettile dal fondo della carica esplosiva di Figure 2-3 è mostrato in Figura 7. Le oscillazioni derivano dal risonare della piastra dovuto all'accelerazione rapida fino a circa 4-5 km/sec. La pressione CJ è calcolata modellando l'ugoniotto del gas prodotto con l'approssimazione di Cooper⁶ ed estrapolando successivamente il punto CJ una volta abbinato l'ugoniotto alluminio-esplosivo. Un'immagine tipica di un calcolo di questo tipo è mostrata in Figura 8. La tecnica presenta ancora alcune limitazioni poiché i calcoli assumono un'extrapolazione lineare dell'accelerazione a partire dall'inizio della velocità della piastra proiettile. Ciò porta a una leggera sottostima della pressione, come dimostrato dai risultati (Tabella 1). Sono in corso lavori per sviluppare nuove equazioni atte a descrivere l'accelerazione iniziale della piastra proiettile.

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L'output della traccia PDV dalla base della carica esplosiva di Figure 2-3 è mostrato in Figura 7. La pressione CJ è calcolata modellando l'ugoniotto del gas prodotto con l'approssimazione di Cooper⁶ ed estrapolando successivamente il punto CJ una volta abbinato l'ugoniotto PMMA-esplosivo. Una tipica schermata di tale calcolo è mostrata in Figura 8. La tecnica presenta ancora alcune limitazioni poiché i calcoli assumono un'estrapolazione lineare dall'inizio della traccia di velocità della finestra. Ciò porta a una leggera sottostima della pressione, come dimostrato dai risultati (Tabella 1).

Nella Figura 7 dei Risultati Rappresentativi e nella relativa didascalia sono state apportate le seguenti modifiche:

Figura 7. Velocità della piastra in funzione del tempo per la misurazione della pressione CJ nell'esplosivo PBXN-5. Si noti l'eccellente accordo tra due diversi spari, in cui le tracce praticamente si sovrappongono.

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Figura 7. Velocità della finestra in funzione del tempo per la misurazione della pressione di CJ. Si noti l'eccellente accordo tra i diversi spari, in cui le tracce praticamente si sovrappongono.

Anche nei Risultati Rappresentativi, la didascalia della Figura 8 è stata aggiornata da:

Figura 8. Calcolo della pressione CJ dai dati della piastra volante in rame nell'esperimento PDV. Si noti che l'estrapolazione presuppone un'accelerazione lineare nella spinta iniziale della piastra volante, il che attualmente porta a una sottostima della pressione CJ.

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Figura 8. Calcolo della pressione CJ a partire dall'esperimento PDV. Si noti che l'estrapolazione presuppone un'accelerazione lineare nella spinta iniziale della finestra, il che attualmente porta a una sottostima della pressione CJ.

La sezione Ringraziamenti è stata aggiornata da:

Gli autori desiderano ringraziare il programma Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) per il finanziamento, Mike VanDeWal e Gerard Gillen per l'assistenza nei test, Paula Cook per l'assistenza nelle formulazioni e Ralph Acevedo e Brian Travers per la pressatura dei campioni.

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Gli autori desiderano ringraziare il programma Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) per il finanziamento, Mike Van De Waal e Gerard Gillen per l'assistenza nei test, Paula Cook per l'assistenza nelle formulazioni e Ralph Acevedo e Brian Travers per la pressatura dei campioni.

Protocollo

È stato emesso un erratum per Ricerca e sviluppo di esplosivi ad alte prestazioni. Sono state aggiornate le sezioni riassunto, introduzione, protocollo, risultati rappresentativi e ringraziamenti.

L'Abstract è stato aggiornato da:

La prova di sviluppo di esplosivi ad alto potenziale per applicazioni militari comprende la formulazione su piccola scala, test di sicurezza e infine test sulle prestazioni di detonazione per verificare i calcoli teorici. Per le nuove formulazioni sviluppate, il processo inizia con miscele su piccola scala, test termici e valutazione della sensibilità all’urto e all’attrito. Solo successivamente le formulazioni su scala più ampia procedono ai test di detonazione, che saranno trattati in questo articolo. I recenti progressi nelle tecniche di caratterizzazione hanno portato a una precisione senza precedenti nella descrizione dell'evoluzione iniziale delle detonazioni. La nuova tecnica della velocimetria foto-Doppler (PDV) per la misurazione della pressione e della velocità di detonazione sarà illustrata e confrontata con i metodi tradizionali basati su fibre ottiche per la velocità di detonazione e sul calcolo della pressione tramite deformazione della piastra. In particolare, verrà discussa la funzione dell’alluminio nelle formulazioni esplosive. I recenti sviluppi hanno portato alla creazione di formulazioni esplosive in cui l’alluminio reagisce molto precocemente durante l’espansione dei prodotti di detonazione. Questa reazione potenziata provoca variazioni nella velocità e nella pressione di detonazione dovute alla reazione dell’alluminio con l’ossigeno presente nei gas prodotti in espansione.

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La prova di sviluppo di esplosivi ad alto potenziale per applicazioni militari comprende la formulazione su piccola scala, test di sicurezza e infine test sulle prestazioni di detonazione per verificare i calcoli teorici. Per le nuove formulazioni sviluppate, il processo inizia con miscele su piccola scala, test termici e valutazione della sensibilità all'impatto e all'attrito. Solo successivamente le formulazioni su scala più ampia procedono ai test di detonazione, che saranno trattati in questo articolo. I recenti progressi nelle tecniche di caratterizzazione hanno portato a una precisione senza precedenti nella descrizione dell'evoluzione iniziale delle detonazioni. La nuova tecnica della Velocimetria Doppler Fotonica (PDV) per la misurazione della pressione di detonazione verrà illustrata e confrontata con i metodi tradizionali di misura della velocità di detonazione mediante fibre ottiche e con il calcolo della pressione di detonazione basato sull'indebolimento della piastra. In particolare, verrà discussa la funzione dell'alluminio nelle formulazioni esplosive. I recenti sviluppi hanno portato alla creazione di formulazioni esplosive che determinano una reazione dell'alluminio molto precoce durante l'espansione dei prodotti di detonazione. Questa reazione potenziata provoca variazioni nella velocità e nella pressione di detonazione dovute alla reazione dell'alluminio con l'ossigeno presente nei prodotti gassosi in espansione.

Il penultimo paragrafo dell'Introduzione è stato aggiornato da:

Per calcolare la pressione CJ di un esplosivo nuovo, un sistema PDV può essere utilizzato per misurare la velocità delle particelle tra l'esplosivo e una finestra in polimetilmetacrilato (PMMA). Una lamina molto sottile, solitamente in alluminio o rame, viene posizionata a questo interfaccia per fungere da superficie riflettente. In questi studi, è stato utilizzato rame. La lamina deve essere sufficientemente sottile da evitare un'attenuazione significativa dell'onda d'urto, ma abbastanza spessa da impedire al bagliore della detonazione di attraversarla. Tipicamente, uno spessore di 1.000 angstrom è ideale per la maggior parte delle configurazioni sperimentali. Conoscendo la velocità delle particelle nel PMMA e la velocità di detonazione dell'esplosivo, la pressione di detonazione può essere calcolata mediante equazioni di accoppiamento shock di Hugoniot.⁶

a:

Per calcolare la pressione di CJ di un nuovo esplosivo, è possibile utilizzare un sistema PDV per misurare la velocità delle particelle tra l'esplosivo e una finestra in polimetilmetacrilato (PMMA). Una lamina molto sottile, solitamente in alluminio o rame, viene posizionata a questo interfaccia per fungere da superficie riflettente. Tale lamina deve essere sufficientemente sottile da non attenuare in modo significativo l'onda d'urto, ma abbastanza spessa da impedire al bagliore della detonazione di attraversarla. Tipicamente, uno spessore di 1.000 angstrom è ideale per la maggior parte delle configurazioni sperimentali. Conoscendo la velocità delle particelle nel PMMA e la velocità di detonazione dell'esplosivo, la pressione di detonazione può essere calcolata mediante le equazioni di accoppiamento dell'urto di Hugoniot.⁶

Il passaggio 2.1 del protocollo è stato aggiornato da:

Realizzare una finestra in PMMA delle dimensioni del diametro della carica esplosiva, spessa circa 6,5 mm. Assicurarsi che la finestra sia otticamente trasparente e priva di difetti da lavorazione. Per ottenere questo, prendere un foglio otticamente trasparente di acrilico colato e ricavare i dischi utilizzando un taglio laser o un processo di lavorazione simile. Successivamente, utilizzare getti d'acqua per ottenere una superficie otticamente chiara.

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Realizzare una finestra in PMMA delle dimensioni del diametro della carica esplosiva, spessa circa 6,5 mm. Assicurarsi che la finestra sia otticamente trasparente e priva di difetti da lavorazione. Per ottenere questo, prendere un foglio otticamente trasparente di acrilico colato e ricavare i dischi utilizzando un taglio laser o un processo di lavorazione simile. Successivamente, lucidare il PMMA per ottenere una superficie otticamente chiara.

Nella didascalia della Figura 3 dei Risultati Rappresentativi è stato effettuato un aggiornamento da:

Figura 3. Configurazione del PDV (vista ravvicinata). La configurazione del PDV alla base dove si trova la piastra proiettile.

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Figura 3. Configurazione del PDV (vista ravvicinata). La configurazione del PDV alla base.

Nei risultati rappresentativi, il paragrafo tra la tabella 1 e la figura 7 è stato aggiornato da:

L'output della traccia PDV della piastra proiettile dal fondo della carica esplosiva di Figure 2-3 è mostrato in Figura 7. Le oscillazioni derivano dal risonare della piastra dovuto all'accelerazione rapida fino a circa 4-5 km/sec. La pressione CJ è calcolata modellando l'ugoniotto del gas prodotto con l'approssimazione di Cooper⁶ ed estrapolando successivamente il punto CJ una volta abbinato l'ugoniotto alluminio-esplosivo. Un'immagine tipica di un calcolo di questo tipo è mostrata in Figura 8. La tecnica presenta ancora alcune limitazioni poiché i calcoli assumono un'estrapolazione lineare dell'accelerazione a partire dall'inizio della velocità della piastra proiettile. Ciò porta a una leggera sottostima della pressione, come dimostrato dai risultati (Tabella 1). Sono in corso lavori per sviluppare nuove equazioni atte a descrivere l'accelerazione iniziale della piastra proiettile.

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L'output della traccia PDV dalla base della carica esplosiva di Figure 2-3 è mostrato in Figura 7. La pressione CJ è calcolata modellando l'ugoniotto del gas prodotto con l'approssimazione di Cooper⁶ ed estrapolando successivamente il punto CJ una volta abbinato l'ugoniotto PMMA-esplosivo. Una tipica stampa schermo di tale calcolo è mostrata in Figura 8. La tecnica presenta ancora alcune limitazioni poiché i calcoli assumono un'estrapolazione lineare dall'inizio della traccia della velocità della finestra. Ciò porta a una leggera sottostima della pressione, come dimostrato dai risultati (Tabella 1).

Nella Figura 7 dei Risultati Rappresentativi e nella relativa didascalia sono state apportate le seguenti modifiche:

Figura 7. Velocità della piastra in funzione del tempo per la misurazione della pressione CJ nell'esplosivo PBXN-5. Si noti l'eccellente accordo tra due diversi spari, in cui le tracce praticamente si sovrappongono.

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Figura 7. Velocità della finestra in funzione del tempo per la misurazione della pressione di CJ. Si noti l'eccellente accordo tra i diversi spari, in cui le tracce praticamente si sovrappongono.

Anche nei Risultati Rappresentativi, la didascalia della Figura 8 è stata aggiornata da:

Figura 8. Calcolo della pressione CJ dai dati della piastra proiettile in rame dell'esperimento PDV. Si noti che l'estrapolazione presuppone un'accelerazione lineare nella spinta iniziale della piastra proiettile, il che attualmente porta a una sottostima della pressione CJ.

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Figura 8. Calcolo della pressione CJ a partire dall'esperimento PDV. Si noti che l'estrapolazione presuppone un'accelerazione lineare nella spinta iniziale della finestra, il che attualmente porta a una sottostima della pressione CJ.

La sezione Ringraziamenti è stata aggiornata da:

Gli autori desiderano ringraziare il programma Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) per il finanziamento, Mike VanDeWal e Gerard Gillen per l'assistenza nei test, Paula Cook per l'assistenza nelle formulazioni e Ralph Acevedo e Brian Travers per la pressatura dei campioni.

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Gli autori desiderano ringraziare il programma Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) per il finanziamento, Mike Van De Waal e Gerard Gillen per l'assistenza nei test, Paula Cook per l'assistenza nelle formulazioni e Ralph Acevedo e Brian Travers per la pressatura dei campioni.