Ricerca e sviluppo di esplosivi ad alte prestazioni

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare la velocità e la pressione di detonazione per una nuova formulazione esplosiva, utilizzando pin piezoelettrici e una finestra di velocimetria doppler fotonica. Ciò si ottiene preparando prima i pin piezoelettrici e una finestra di velocimetria doppler fotonica per la procedura di test. Il secondo passo consiste nel misurare e caricare i campioni di esplosivo nei tubi acrilici lavorati.

Successivamente, viene applicato il detonatore. L'esperimento viene posto nella camera di prova chiusa e la carica di prova viene fatta esplodere. Il passaggio finale consiste nella raccolta e nell'analisi dei dati relativi all'orario di arrivo e alla pressione.

Infine, sono stati utilizzati test combinati di velocità di detonazione e pressione di detonazione per caratterizzare e ottimizzare le formulazioni esplosive. In qualità di formulatori di esplosivi, non ci viene concesso il lusso di eseguire più cicli e test non distruttivi. Pertanto, misurazioni accurate e ripetibili della velocità e della pressione di detonazione sono estremamente importanti.

Qui, gli ingegneri degli esplosivi Erik Wrobel e Rodger Cornell dimostreranno come misurare la pressione e la velocità di detonazione. Il vantaggio principale della velocimetria doppler fotonica è la misurazione estremamente accurata della pressione di detonazione. Innanzitutto, prepara i fasci di sei cavi BNC da utilizzare con i pin piezoelettrici.

Le lunghezze dei cavi devono essere regolate in base alla geometria del sito di prova. Ora, utilizzando un calibro ad alta precisione, misurare il diametro e la lunghezza del campione di prova e del pellet booster. I dispositivi di prova possono essere lavorati per pellet di qualsiasi dimensione.

Inoltre, misurare le masse dei pellet. Ora, carica i pallini esplosivi uno per uno nell'apparecchio di plastica. Registrare il numero di pellet caricati e la loro posizione all'interno dell'apparecchio.

Quindi, caricare il pellet booster nel tubo dalla parte superiore dell'apparecchio. Sopra il pellet booster, posiziona un supporto per detonatore in acrilico. Ora, inserisci i perni piezoelettrici attraverso i fori e lungo la lunghezza dell'apparecchio di plastica.

Fissare i perni con una resina epossidica da cinque minuti. Dopo che la resina epossidica si è indurita, posizionare il tubo acrilico contenente i pellet esplosivi sopra la piastra di riferimento in acciaio. Fissare il dispositivo di prova alla piastra d'acciaio con un peso o del nastro adesivo.

Non dovrebbe esserci alcun traferro tra l'ultimo pallino esplosivo e la piastra d'acciaio. Quindi, epossidicare il bordo del dispositivo di prova per fissarlo alla piastra. Dopo che la resina epossidica si è completamente indurita, posizionare il detonatore nel supporto e fissarlo con del nastro adesivo.

Trasportare il dispositivo di prova nella camera di prova. Lì, collegare i cavi dei pin piezoelettrici ai pin nella camera e a una scatola multiplexer BNC nella sala telecamera. Quindi, collegare la scatola Mux a un oscilloscopio.

Una larghezza di banda di un gigahertz è più che sufficiente. Collegare la linea di sparo al detonatore. Seguendo le procedure operative standard locali, bloccare il sito di test.

Quindi, collegare il trigger del fuoco ad alta tensione impostato su un canale dell'oscilloscopio. Verificare che la soglia di attivazione sia di tre volt. Quindi, collegare la scatola sommatrice a un secondo canale dell'oscilloscopio.

Sull'oscilloscopio, impostare entrambi i canali su cinque volt per divisione e la base dei tempi su cinque microsecondi per divisione. Impostare il ritardo su meno 20 microsecondi. Ora, con il fuoco ad alta energia appiccato, esegui la detonazione.

L'analisi dei dati è trattata nel protocollo di testo. Inizia lavorando un disco in PMMA. Tagliare il disco da un foglio otticamente trasparente di un quarto di pollice di PMMA fuso per garantire che le facce del disco siano prive di imperfezioni.

Abbinare il diametro del disco al diametro dell'esplosivo. Una volta lavorato, ispezionare le facce del disco per verificare la presenza di difetti fisici. Pulisci e lucida piccoli difetti nella superficie per ripristinarne la chiarezza ottica.

Se sono presenti difetti di grandi dimensioni, come graffi profondi o cavità, scartare il disco e ricominciare da capo. Ora, attacca un foglio di alluminio molto sottile al disco, con il lato diffuso rivolto verso il basso, usando del nastro otticamente trasparente. Lisciare la pellicola contro il disco per rimuovere eventuali increspature o bolle.

Proprio come la procedura precedente, misurare i diametri, le lunghezze e le masse dei pallini del campione esplosivo. Formare la carica esplosiva da questi pellet campione. Ad ogni interfaccia esplosiva, applicare un elastomero a base di silicone per ridurre al minimo la formazione di traferri.

Utilizzare un elastomero testato per essere compatibile, che non faciliti una reazione chimica. Ora, monta i perni piezoelettrici dell'ora di arrivo in un supporto acrilico. Quindi, attacca il supporto caricato vicino alla parte inferiore della carica per catturare la velocità di detonazione allo stato stazionario.

Prima di procedere, assicurarsi che il supporto abbia i perni che viaggiano parallelamente all'asse della billetta esplosiva. Continuare il test di velocimetria fotodoppler fissando un supporto per sonda PDV in acrilico alla superficie libera della finestra in PMMA. Quindi, inserire la sonda PDV nel supporto e allinearla al foglio di alluminio utilizzando un misuratore di riflessione posteriore da un milliwatt.

Quindi, anche se il PMMA trasmette circa il 90% della luce laser con cui stiamo lavorando, la superficie libera del disco con cui stiamo lavorando è molto speculare. Quindi, se la sonda con cui stiamo lavorando si allinea perfettamente a quella superficie libera, otterremo effettivamente un livello di riflessione posteriore molto forte. E se rileviamo quel livello di riflessione posteriore e lo scambiamo per l'alluminio che stiamo guardando, può darci un falso allineamento positivo e possiamo finire per perdere molti dei dati che stiamo cercando di acquisire.

Una volta allineato per una riflessione posteriore ottimale, epossidicare la sonda PDV in posizione. Quindi, collega un booster e un detonatore EBW alla carica per completare l'assemblaggio. Ora, posiziona l'elemento di prova nella camera e cabla i pin TOA e la fibra PDV.

Quindi, collega la linea di sparo al detonatore RP-80. Ora, metti in sicurezza il sito di test e conduci un'operazione di blocco dell'area. Assicurarsi che tutti gli intralock siano attivati e che tutto il personale sia preso in considerazione.

La preparazione finale consiste nel controllare il segnale PDV e i livelli di potenza di riferimento per garantire che venga catturata la frequenza di battimento desiderata. Ora, fai esplodere l'oggetto usando il set di fuoco ad alta energia. Salvare le tracce dell'oscilloscopio sia per i dati PDV che per quelli TOA.

Utilizzando il protocollo descritto, il PAX-30 è stato confrontato con un tradizionale esplosivo ad alto potenziale PBXN-5. Dopo la detonazione, sono state analizzate le piastre dentate dei tradizionali colpi di ammaccatura della velocità di detonazione. Questo grafico mostra la velocità di detonazione del PAX-30 rispetto a un tradizionale esplosivo ad alta energia, il PBXN-5.

Il PAX-30, anche con il 20% in meno di esplosivo nella formulazione, possiede quasi la stessa velocità di detonazione, pressione ed energia totale del PBXN-5. Ciò deriva dall'additivo in alluminio dal design unico. La traccia della velocimetria doppler fotonica della velocità della particella dal fondo dell'esplosivo mostra che ha accelerato rapidamente fino a circa tre chilometri al secondo.

La pressione di detonazione, o di Chapman-Jouget, è stata calcolata modellando il gas del prodotto, Hugoniot, con l'approssimazione di Cooper, e quindi estrapolando il punto CJ, una volta che l'esplosivo di alluminio, Hugoniot, è stato abbinato. I calcoli hanno leggermente sottostimato la pressione, come dimostrano i risultati. Il lavoro è in corso per sviluppare nuove equazioni per adattarsi all'accelerazione precoce delle particelle.

Quindi, dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come misurare la velocità di detonazione e la pressione di detonazione per una nuova formulazione esplosiva.