高性能爆薬の研究開発

この手順の全体的な目標は、圧電ピンとフォトニックドップラー速度測定ウィンドウを使用して、新しい爆発物製剤の爆発速度と爆発圧力を評価することです。これは、最初に圧電ピンとテスト手順用のフォトニックドップラー流速測定ウィンドウを準備することによって達成されます。2番目のステップは、爆発性サンプルを測定し、機械加工されたアクリルチューブにロードすることです。

次に、起爆装置が取り付けられます。実験は密閉された試験室に入れられ、試験装薬が爆発します。最後のステップは、到着時間と圧力データの収集と分析です。

最終的に、爆轟速度と爆轟圧力試験を組み合わせて、爆発物の配合を特徴付け、最適化しました。爆発的なフォーミュレーターとして、私たちは何度も実行し、非破壊検査を行う余裕はありません。したがって、デトネーション速度とデトネーション圧力の正確で再現性のある測定は非常に重要です。

ここでは、爆発エンジニアのエリック・ローベルとロジャー・コーネルが、爆発圧力と爆発速度の測定方法を実演します。フォトニック・ドップラー流速測定の主な利点は、デトネーション圧力を非常に正確に測定できることです。まず、圧電ピンで使用するBNCケーブルを6本束ねて準備します。

ケーブルの長さは、テストサイトの形状に合わせて調整する必要があります。次に、高精度キャリパーを使用して、テストサンプルとブースターペレットの直径と長さを測定します。テストフィクスチャは、任意のサイズのペレット用に加工できます。

また、ペレットの質量を測定します。次に、爆発性ペレットを1つずつプラスチック固定具に装填します。ロードされたペレットの数と、フィクスチャ内のそれらの位置を記録します。

次に、ブースターペレットをフィクスチャの上部からチューブに装填します。ブースターペレットの上に、アクリル起爆装置ホルダーを置きます。次に、圧電ピンを穴に通し、プラスチック固定具の長さに沿って挿入します。

5分間のエポキシを使用してピンを固定します。エポキシ樹脂が硬化したら、爆発性ペレットが入ったアクリル管をスチール製の立会い板の上に置きます。テストフィクスチャをウェイトまたはテープで鋼板に固定します。

最後の爆発性ペレットと鋼板との間に空隙があってはなりません。次に、テストフィクスチャの端をエポキシ樹脂で固定してプレートに固定します。エポキシが完全に硬化したら、起爆装置をホルダーに入れ、テープで固定します。

テストフィクスチャをテストチャンバーに輸送します。そこで、圧電ピンケーブルをチャンバー内のピンとカメラルームのBNCマルチプレクサボックスに接続します。次に、Muxボックスをオシロスコープに接続します。

1ギガヘルツの帯域幅で十分です。発射線を起爆装置に接続します。地域の標準操作手順に従って、テストサイトをロックダウンします。

次に、高電圧ファイアセットのトリガーをオシロスコープの1つのチャンネルに接続します。トリガーしきい値が3ボルトであることを確認してください。次に、サミングボックスをオシロスコープの2番目のチャンネルに接続します。

オシロスコープで、両方のチャンネルを5ボルト/ディビジョンに設定し、タイムベースを5マイクロ秒/ディビジョンに設定します。遅延をマイナスの 20 マイクロ秒に設定します。さて、高エネルギーの火をセットして、爆発を実行します。

データの分析は、テキストプロトコルでカバーされています。まず、PMMAディスクの加工から始めます。キャストPMMAの4分の1インチの光学的に透明なシートからディスクを切り取り、ディスクの表面に欠陥がないことを確認します。

ディスクの直径を爆発物の直径に合わせます。加工が完了したら、ディスクの表面に物理的な欠陥がないか調べます。表面の小さな欠陥を洗浄して研磨し、光学的透明度を回復します。

深い傷や虫歯などの大きな欠陥がある場合は、ディスクを廃棄して最初からやり直してください。次に、光学的に透明なテープを使用して、非常に薄いアルミホイルをディスクにテープで固定し、拡散面を下にして貼り付けます。ディスクに対してホイルを滑らかにして、波紋や気泡を取り除きます。

前の手順と同様に、爆発性サンプルペレットの直径、長さ、および質量を測定します。これらのサンプルペレットから爆薬を形成します。各爆発界面に、シリコンベースのエラストマーを塗布して、エアギャップの形成を最小限に抑えます。

適合性がテストされたエラストマーを使用してください、これは化学反応を促進しません。次に、到着時の圧電ピンをアクリルホルダーに取り付けます。次に、装填されたホルダーを装填物の底部近くに取り付けて、定常状態の爆発速度を捕捉します。

先に進む前に、ホルダーのピンが爆発性ビレットの軸に平行に移動していることを確認してください。アクリル製PDVプローブホルダーをPMMAウィンドウの自由面に取り付けて、フォトドップラー流速測定テストを続行します。次に、PDVプローブをホルダーに挿入し、1ミリワットの後方反射計を使用してアルミホイルに位置合わせします。

そのため、PMMAは私たちが扱っているレーザー光の約90%を透過していますが、私たちが扱っているディスクの自由表面は非常に鏡面的です。したがって、私たちが使用しているプローブがその自由表面に完全に位置合わせされている場合、実際には非常に強力な後方反射レベルが得られます。また、その後方反射レベルを拾い上げて、見ているアルミニウムと間違えると、誤ったアライメント陽性となり、キャプチャしようとしている多くのデータを見逃してしまう可能性があります。

最適な後方反射のために位置合わせされたら、PDVプローブを所定の位置にエポキシ樹脂で固定します。次に、ブースターとEBW起爆装置を装薬に取り付けて組み立てを完了します。次に、テストアイテムをチャンバーに入れ、TOAピンとPDVファイバーを配線します。

次に、発射ラインをRP-80起爆装置に接続します。次に、テストサイトを確保し、エリア封鎖作戦を実施します。すべてのイントラロックが作動し、すべての人員が説明されていることを確認します。

最終的な準備は、PDV信号をチェックし、目的のビート周波数がキャプチャされることを確認するための基準電力レベルを確認することです。次に、高エネルギーの火セットを使用してアイテムを爆発させます。PDVデータとTOAデータの両方のオシロスコープ・トレースを保存します。

説明したプロトコルを使用して、PAX-30を従来のPBXN-5高性能爆薬と比較しました。デトネーション時には、従来のデトネーション速度デントショットのデントプレートが分析されました。このグラフは、従来の高エネルギー爆薬であるPBXN-5と比較したPAX-30の爆発速度を示しています。

PAX-30は、高性能爆薬が20%少ないにもかかわらず、PBXN-5とほぼ同じ爆発速度、圧力、および総エネルギーを持っています。これは、独自に設計されたアルミニウム添加剤が原因です。爆発物の底部からの粒子の速度のフォトニックドップラー流速測定トレースは、粒子が秒速約3キロメートルまで急速に加速したことを示しています。

爆発圧力、またはチャップマン・ジュジェ圧力は、製品のガスHugoniotをクーパーの近似でモデル化し、アルミニウム爆薬Hugoniotが一致したらCJ点を外挿して計算した。計算は、結果によって証明されるように、圧力をわずかに過小評価していました。初期の粒子加速に適合する新しい方程式を開発するための作業が進行中です。

したがって、このビデオを見た後、新しい爆発物の配合のために爆発速度と爆発圧力を測定する方法について十分に理解しているはずです。