Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

Podsumowanie

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

Streszczenie

Opublikowano sprostowanie do artykułu Research and Development of High-performance Explosives. Zaktualizowano sekcje: streszczenie, wstęp, protokół, reprezentatywne wyniki oraz podziękowania.

Streszczenie zostało zaktualizowane z:

Testy rozwojowe materiałów wybuchowych o wysokiej mocy do zastosowań wojskowych obejmują przygotowanie formulacji w małej skali, testy bezpieczeństwa, a na koniec testy parametrów detonacji w celu weryfikacji obliczeń teoretycznych. W przypadku nowo opracowanych formulacji proces rozpoczyna się od mieszania w małej skali, badań termicznych oraz badania wrażliwości na uderzenie i tarcie. Dopiero wtedy kolejne formulacje w większej skali są przekazywane do testów detonacyjnych, które zostaną omówione w niniejszej pracy. Ostatnie postępy w technikach charakteryzacji doprowadziły do niespotykanej dotąd precyzji w opisie ewolucji detonacji we wczesnej fazie. Zaprezentowana zostanie nowa technika welocymetrii foto-Dopplera (PDV) do pomiaru ciśnienia i prędkości detonacji, a następnie zostanie ona porównana z tradycyjnym pomiarem prędkości detonacji za pomocą światłowodów oraz obliczaniem ciśnienia detonacji na podstawie wgnieceń płytki. W szczególności omówiona zostanie rola aluminium w formulacjach materiałów wybuchowych. Niedawne osiągnięcia doprowadziły do opracowania formulacji materiałów wybuchowych, które skutkują reakcją aluminium bardzo wcześnie w fazie ekspansji produktów detonacji. Ta wzmocniona reakcja prowadzi do zmian w prędkości i ciśnieniu detonacji na skutek reakcji aluminium z tlenem w rozprężających się produktach gazowych.

do:

Testy rozwojowe materiałów wybuchowych o wysokiej mocy do zastosowań wojskowych obejmują przygotowanie formulacji w małej skali, testy bezpieczeństwa, a na koniec testy parametrów detonacji w celu weryfikacji obliczeń teoretycznych. W przypadku nowo opracowanych formulacji proces rozpoczyna się od mieszania w małej skali, badań termicznych oraz oceny wrażliwości na uderzenie i tarcie. Dopiero wtedy kolejne formulacje w większej skali są przekazywane do testów detonacyjnych, które zostaną omówione w niniejszej pracy. Ostatnie postępy w technikach charakterystyki doprowadziły do bezprecedensowej precyzji w opisie ewolucji detonacji w wczesnej fazie. Przedstawiona zostanie nowa technika fotonicznej welocymetrii dopplerowskiej (PDV) do pomiaru ciśnienia detonacji, która zostanie porównana z tradycyjną światłowodową metodą pomiaru prędkości detonacji oraz obliczaniem ciśnienia detonacji na podstawie wgniecenia płyty. W szczególności omówiona zostanie rola aluminium w formulacjach materiałów wybuchowych. Niedawne osiągnięcia doprowadziły do opracowania formulacji materiałów wybuchowych, w których reakcja aluminium zachodzi bardzo wcześnie w fazie ekspansji produktów detonacji. Ta wzmocniona reakcja prowadzi do zmian prędkości i ciśnienia detonacji na skutek reakcji aluminium z tlenem w rozprężających się produktach gazowych.

Przedostatni akapit Wstępu został zaktualizowany z:

W celu obliczenia ciśnienia CJ nowego materiału wybuchowego można wykorzystać system PDV do pomiaru prędkości cząsteczek na styku między materiałem wybuchowym a oknem z polimetakrylanu metylu (PMMA). Na tym interfejsie umieszcza się bardzo cienką folię, zazwyczaj aluminiową lub miedzianą, która pełni rolę powierzchni odbijającej. W niniejszych badaniach zastosowano miedź. Folia ta powinna być wystarczająco cienka, aby zapobiec znacznemu tłumieniu fali uderzeniowej, a jednocześnie wystarczająco gruba, aby zablokować przejście światła detonacji. Zazwyczaj grubość folii wynosząca 1,000 angstroms jest idealna dla większości układów eksperymentalnych. Znając prędkość cząsteczek w PMMA oraz prędkość detonacji materiału wybuchowego, ciśnienie detonacji można obliczyć za pomocą równań dopasowania fali uderzeniowej Hugoniota.⁶

do:

W celu obliczenia ciśnienia CJ nowego materiału wybuchowego można wykorzystać system PDV do pomiaru prędkości cząsteczek na granicy między materiałem wybuchowym a oknem z polimetakrylanu metylu (PMMA). Na tej granicy umieszcza się bardzo cienką folię, zazwyczaj aluminiową lub miedzianą, która pełni rolę powierzchni odbijającej. Folia ta powinna być wystarczająco cienka, aby zapobiec znacznemu tłumieniu fali uderzeniowej, a jednocześnie wystarczająco gruba, aby zablokować przenikanie światła detonacji. Zazwyczaj grubość folii rzędu 1 000 angstroms jest optymalna dla większości układów eksperymentalnych. Znając prędkość cząsteczek w PMMA oraz prędkość detonacji materiału wybuchowego, ciśnienie detonacji można obliczyć za pomocą równań dopasowania fal uderzeniowych Hugoniota.⁶

Krok 2.1 w protokole został zaktualizowany z:

Wyfrezuj okno z PMMA o średnicy odpowiadającej średnicy ładunku wybuchowego i grubości około 6,5 mm. Upewnij się, że okno jest optycznie przejrzyste i wolne od wszelkich wad obróbki. Aby to osiągnąć, należy użyć optycznie przejrzystej płyty z akrylu odlewanego i wyciąć z niej dyski za pomocą przecinarki laserowej lub podobnego procesu obróbki. Następnie zastosuj strumień wody, aby uzyskać optycznie przejrzystą powierzchnię.

do:

Wykonaj okienko z PMMA o średnicy dopasowanej do ładunku wybuchowego i grubości około 6,5 mm. Upewnij się, że okienko jest optycznie przejrzyste i wolne od wszelkich wad obróbki. Aby to osiągnąć, użyj optycznie przejrzystej płyty z akrylu odlewanego i wytnij dyski za pomocą wycinarki laserowej lub podobnego procesu obróbki. Następnie wypoleruj PMMA, aby uzyskać optycznie przejrzystą powierzchnię.

W sekcji Reprezentatywne Wyniki podpis do Ryciny 3 został zaktualizowany z:

Rycina 3. Układ PDV (widok z bliska). Układ PDV u podstawy, w miejscu rozmieszczenia płyty uderzeniowej.

do:

Rycina 3. Układ PDV (widok z bliska). Układ PDV u podstawy.

W sekcji Reprezentatywne Wyniki akapit znajdujący się pomiędzy tabelą 1 a ryciną 7 został zaktualizowany z:

Wynik pomiaru PDV płyty uderzeniowej z dołu ładunku wybuchowego z rycin 2-3 przedstawiono na rycinie 7. Oscylacje wynikają z drgań płyty spowodowanych gwałtownym przyspieszeniem do prędkości niemal 4-5 km/sec. Ciśnienie CJ oblicza się poprzez modelowanie Hugoniota gazów produktów z wykorzystaniem przybliżenia Coopera,⁶ a następnie ekstrapolację punktu CJ po dopasowaniu Hugoniota dla układu aluminium-materiał wybuchowy. Typowy wydruk ekranowy z takiego obliczenia przedstawiono na rycinie 8. Technika ta nadal posiada pewne ograniczenia, ponieważ obliczenia zakładają liniową ekstrapolację przyspieszenia od momentu rozpoczęcia ruchu płyty uderzeniowej. Prowadzi to do lekkiego niedoszacowania ciśnienia, co potwierdzają wyniki (tabela 1). Trwają prace nad opracowaniem nowych równań w celu dopasowania wczesnego przyspieszenia płyty uderzeniowej.

do:

Wynik śladu PDV z dna ładunku wybuchowego z rycin 2-3 przedstawiono na rycinie 7. Ciśnienie CJ oblicza się poprzez modelowanie Hugoniota gazów produktów z przybliżeniem Coopera,⁶ a następnie ekstrapolację punktu CJ po dopasowaniu Hugoniota dla układu PMMA-materiał wybuchowy. Typowy zrzut ekranu z takiego obliczenia przedstawiono na rycinie 8. Technika ta wciąż posiada pewne ograniczenia, ponieważ obliczenia zakładają liniową ekstrapolację od początku śladu prędkości okna. Skutkuje to niewielkim niedoszacowaniem ciśnienia, co potwierdzają wyniki (tabela 1).

Na Rysunku 7 z Reprezentatywnymi Wynikami oraz w jego podpisie wprowadzono następujące zmiany:

Rysunek 7. Prędkość płyty w funkcji czasu podczas pomiaru ciśnienia CJ w materiał wybuchowy PBXN-5. Zauważalna jest doskonała zgodność między dwoma różnymi strzałami, w których przebiegi praktycznie pokrywają się ze sobą.

do:

Rysunek 7. Prędkość okna w funkcji czasu podczas pomiaru ciśnienia CJ. Zwróć uwagę na doskonałą zgodność między poszczególnymi strzałami, gdzie przebiegi praktycznie pokrywają się ze sobą.

Ponadto w Reprezentatywnych Wynikach zaktualizowano podpis do Rysunku 8 z:

Rysunek 8. Obliczenie ciśnienia CJ na podstawie danych z miedzianej płyty uderzeniowej w eksperymencie PDV. Należy zauważyć, że ekstrapolacja zakłada liniowe przyspieszenie podczas początkowego pchnięcia płyty uderzeniowej, co obecnie prowadzi do niedoszacowania ciśnienia CJ.

do:

Rysunek 8. Obliczenie ciśnienia CJ z eksperymentu PDV. Należy zauważyć, że ekstrapolacja zakłada liniowe przyspieszenie podczas początkowego pchnięcia okna, co obecnie prowadzi do niedoszacowania ciśnienia CJ.

Sekcja Podziękowania została zaktualizowana z:

Autorzy chcieliby podziękować programowi Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) za sfinansowanie badań, Mike'owi VanDeWalowi i Gerardowi Gillenowi za pomoc w testowaniu, Pauli Cook za pomoc w opracowaniu receptur oraz Ralphowi Acevedo i Brianowi Traversowi za prasowanie próbek.

do:

Autorzy chcieliby podziękować programowi Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) za sfinansowanie badań, Mike'owi Van De Waalowi i Gerardowi Gillenowi za pomoc w testach, Paula Cook za pomoc w opracowaniu formulacji oraz Ralphowi Acevedo i Brianowi Traversowi za prasowanie próbek.

Protokół

Opublikowano sprostowanie do artykułu Research and Development of High-performance Explosives. Zaktualizowano sekcje: streszczenie, wstęp, protokół, reprezentatywne wyniki oraz podziękowania.

Streszczenie zostało zaktualizowane z:

Testy rozwojowe materiałów wybuchowych o wysokiej mocy do zastosowań wojskowych obejmują przygotowanie formulacji w małej skali, testy bezpieczeństwa, a na koniec testy parametrów detonacji w celu weryfikacji obliczeń teoretycznych. W przypadku nowo opracowanych formulacji proces rozpoczyna się od mieszania w małej skali, badań termicznych oraz oceny wrażliwości na uderzenie i tarcie. Dopiero następnie formulacje w większej skali są poddawane testom detonacji, które zostaną omówione w niniejszej pracy. Ostatnie postępy w technikach charakteryzacji pozwoliły na osiągnięcie bezprecedensowej precyzji w określaniu ewolucji detonacji w początkowej fazie. Przedstawiona zostanie nowa technika welocymetrii foto-Dopplerowskiej (PDV) do pomiaru ciśnienia i prędkości detonacji, która zostanie porównana z tradycyjną metodą pomiaru prędkości detonacji za pomocą światłowodów oraz obliczaniem ciśnienia detonacji na podstawie wgłębienia płyty. W szczególności omówiona zostanie rola aluminium w formulacjach materiałów wybuchowych. Ostatnie osiągnięcia doprowadziły do opracowania formulacji materiałów wybuchowych, które skutkują reakcją aluminium na bardzo wczesnym etapie ekspansji produktów detonacji. Ta wzmocniona reakcja prowadzi do zmian prędkości i ciśnienia detonacji w wyniku reakcji aluminium z tlenem w rozprężających się produktach gazowych.

do:

Testy rozwojowe materiałów wybuchowych o wysokiej mocy do zastosowań wojskowych obejmują formulację w małej skali, testy bezpieczeństwa, a na koniec testy wydajności detonacji w celu weryfikacji obliczeń teoretycznych. W przypadku nowo opracowanych formulacji proces rozpoczyna się od mieszania w małej skali, badań termicznych oraz oceny wrażliwości na uderzenie i tarcie. Dopiero wtedy kolejne formulacje w większej skali są przekazywane do testów detonacji, które zostaną omówione w niniejszym opracowaniu. Niedawne postępy w technikach charakterystyki pozwoliły na osiągnięcie bezprecedensowej precyzji w opisie ewolucji detonacji we wczesnej fazie. Przedstawiona zostanie nowa technika fotonicznej welocymetrii dopplerowskiej (PDV) do pomiaru ciśnienia detonacji, która zostanie porównana z tradycyjnym pomiarem prędkości detonacji za pomocą światłowodów oraz obliczaniem ciśnienia detonacji na podstawie odkształcenia płytki. W szczególności omówiona zostanie rola aluminium w formulacjach materiałów wybuchowych. Ostatnie osiągnięcia doprowadziły do opracowania formulacji materiałów wybuchowych, w których reakcja aluminium zachodzi bardzo wcześnie w fazie ekspansji produktów detonacji. Ta wzmocniona reakcja prowadzi do zmian prędkości i ciśnienia detonacji w wyniku reakcji aluminium z tlenem w rozprężających się produktach gazowych.

Przedostatni akapit Wstępu został zaktualizowany z:

W celu obliczenia ciśnienia CJ nowego materiału wybuchowego można zastosować system PDV do pomiaru prędkości cząsteczek na styku materiału wybuchowego i okna z polimetakrylanu metylu (PMMA). Na tej granicy faz kładzie się bardzo cienką folię, zazwyczaj aluminiową lub miedzianą, która pełni funkcję powierzchni odbijającej. W niniejszych badaniach zastosowano miedź. Folia ta powinna być wystarczająco cienka, aby zapobiec znacznemu tłumieniu fali uderzeniowej, a jednocześnie na tyle gruba, by zablokować przejście światła detonacyjnego. Zazwyczaj grubość folii rzędu 1,000 angstroms jest optymalna dla większości układów eksperymentalnych. Znając prędkość cząsteczek w PMMA oraz prędkość detonacji materiału wybuchowego, ciśnienie detonacji można obliczyć za pomocą równań dopasowania fali uderzeniowej Hugoniota.⁶

do:

W celu obliczenia ciśnienia CJ nowego materiału wybuchowego można zastosować system PDV do pomiaru prędkości cząsteczek na granicy między materiałem wybuchowym a oknem z polimetakrylanu metylu (PMMA). Na tej granicy umieszcza się bardzo cienką folię, zazwyczaj aluminiową lub miedzianą, która pełni funkcję powierzchni odbijającej. Folia ta powinna być wystarczająco cienka, aby zapobiec znacznemu tłumieniu fali uderzeniowej, a jednocześnie wystarczająco gruba, aby zapobiec przenikaniu światła detonacji. Zazwyczaj grubość folii rzędu 1 000 angstromów jest idealna dla większości układów eksperymentalnych. Znając prędkość cząsteczek w PMMA oraz prędkość detonacji materiału wybuchowego, ciśnienie detonacji można obliczyć za pomocą równań dopasowania fali uderzeniowej Hugoniota.⁶

Krok 2.1 w protokole został zaktualizowany z:

Wyfrezuj okno z PMMA o średnicy odpowiadającej średnicy ładunku wybuchowego i grubości około 6,5 mm. Upewnij się, że okno jest optycznie przejrzyste i wolne od wszelkich wad obróbki. Aby to osiągnąć, należy użyć optycznie przejrzystej płyty z akrylu odlewanego i wyciąć dyski za pomocą wycinarki laserowej lub podobnego procesu obróbki. Następnie wykorzystaj strumień wody (water jet), aby uzyskać optycznie przejrzystą powierzchnię.

do:

Przygotuj okno z PMMA o średnicy odpowiadającej średnicy ładunku wybuchowego i grubości około 6,5 mm. Upewnij się, że okno jest optycznie przejrzyste i wolne od wszelkich wad obróbki. Aby to osiągnąć, należy użyć optycznie przejrzystej płyty z akrylu odlewanego i wyciąć dyski za pomocą przecinarki laserowej lub podobnego procesu obróbki. Następnie wypoleruj PMMA, aby uzyskać optycznie przejrzystą powierzchnię.

W sekcji Reprezentatywne wyniki opis do Rysunku 3 został zaktualizowany z:

Rysunek 3. Układ PDV (widok z bliska). Układ PDV u podstawy, w miejscu rozmieszczenia płyty uderzeniowej.

do:

Rysunek 3. Układ PDV (widok z bliska). Układ PDV u podstawy.

W sekcji Reprezentatywne Wyniki akapit pomiędzy tabelą 1 a rysunkiem 7 został zaktualizowany z:

Wynik pomiaru PDV płyty uderzeniowej z dna ładunku wybuchowego z rysunków 2-3 przedstawiono na rysunku 7. Oscylacje wynikają z drgań płyty spowodowanych gwałtownym przyspieszeniem do prędkości bliskiej 4-5 km/sec. Ciśnienie CJ oblicza się poprzez modelowanie Hugoniota gazów produktów z zastosowaniem przybliżenia Coopera,⁶ a następnie ekstrapolację punktu CJ po dopasowaniu Hugoniota dla układu aluminium-materiały wybuchowe. Typowy wydruk ekranowy z takiego obliczenia przedstawiono na rysunku 8. Technika ta wciąż posiada pewne ograniczenia, ponieważ obliczenia zakładają liniową ekstrapolację przyspieszenia od początku prędkości płyty uderzeniowej. Skutkuje to lekkim niedoszacowaniem ciśnienia, co potwierdzają wyniki (tabela 1). Trwają prace nad opracowaniem nowych równań do dopasowania wczesnego przyspieszenia płyty uderzeniowej.

do:

Wynik śladu PDV z dołu ładunku wybuchowego z rysunków 2-3 przedstawiono na rysunku 7>. Ciśnienie CJ oblicza się poprzez modelowanie Hugoniota gazów produktów z wykorzystaniem przybliżenia Coopera,⁶ a następnie ekstrapolację punktu CJ po dopasowaniu Hugoniota dla układu PMMA-materiał wybuchowy. Typowy wydruk ekranowy z takiego obliczenia przedstawiono na rysunku 8>. Technika ta wciąż posiada pewne ograniczenia, ponieważ obliczenia zakładają liniową ekstrapolację od początku śladu prędkości okna. Skutkuje to lekkim niedoszacowaniem ciśnienia, co potwierdzają uzyskane wyniki (tabela 1).

W sekcji Reprezentatywne wyniki rycina 7 oraz jej podpis zostały zaktualizowane z:

Rysunek 7. Prędkość płyty w funkcji czasu podczas pomiaru ciśnienia CJ w materiale wybuchowym PBXN-5. Zwróć uwagę na doskonałą zgodność między dwoma różnymi strzałami, w których przebiegi praktycznie pokrywają się ze sobą.

do:

Rycina 7. Prędkość okna w funkcji czasu dla pomiaru ciśnienia CJ. Zwróć uwagę na doskonałą zgodność pomiędzy różnymi strzałami, gdzie ślady praktycznie nakładają się na siebie.

W sekcji Reprezentatywne wyniki zaktualizowano również podpis do rysunku 8 z:

Rycina 8. Obliczenie ciśnienia CJ na podstawie danych z miedzianej płytki uderzeniowej w eksperymencie PDV. Należy zauważyć, że ekstrapolacja zakłada liniowe przyspieszenie w początkowej fazie pchnięcia płytki uderzeniowej, co obecnie prowadzi do niedoszacowania ciśnienia CJ.

do:

Rysunek 8. Obliczanie ciśnienia CJ z eksperymentu PDV. Należy zauważyć, że ekstrapolacja zakłada liniowe przyspieszenie w początkowym pchnięciu okna, co obecnie prowadzi do niedoszacowania ciśnienia CJ.

Sekcja Podziękowania została zaktualizowana z:

Autorzy chcieliby podziękować programowi Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) za finansowanie, Mike'owi VanDeWalowi i Gerardowi Gillenowi za pomoc w testowaniu, Paula Cook za pomoc w opracowaniu formulacji oraz Ralphowi Acevedo i Brianowi Traversowi za prasowanie próbek.

do:

Autorzy chcieliby podziękować programowi Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) za sfinansowanie badań, Mike'owi Van De Waalowi oraz Gerardowi Gillenowi za pomoc w testach, Pauli Cook za pomoc w opracowaniu formulacji, a także Ralphowi Acevedo i Brianowi Traversowi za prasowanie próbek.