Badania i rozwój materiałów wybuchowych o wysokiej wydajności

Ogólnym celem tej procedury jest ocena prędkości detonacji i ciśnienia detonacji dla nowego preparatu wybuchowego, przy użyciu kołków piezoelektrycznych i okna prędkości dopplerowskiej fotonicznej. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie kołków piezoelektrycznych i okienka fotonicznej prędkości dopplerowskiej do procedury testowej. Drugim krokiem jest zmierzenie i załadowanie próbek materiałów wybuchowych do obrobionych maszynowo rur akrylowych.

Następnie mocowany jest detonator. Eksperyment umieszcza się w zamkniętej komorze testowej, a ładunek testowy jest detonowany. Ostatnim krokiem jest zebranie i przeanalizowanie danych dotyczących czasu przybycia i ciśnienia.

Ostatecznie, w celu scharakteryzowania i optymalizacji formulacji materiałów wybuchowych wykorzystano połączone testy prędkości detonacji i ciśnienia detonacji. Jako formulatorzy materiałów wybuchowych nie możemy sobie pozwolić na luksus wielokrotnych przebiegów i badań nieniszczących. Dlatego niezwykle ważne są dokładne i powtarzalne pomiary prędkości detonacji i ciśnienia detonacji.

Inżynierowie zajmujący się materiałami wybuchowymi Erik Wróbel i Rodger Cornell zademonstrują, jak mierzyć ciśnienie i prędkość detonacji. Główną zaletą fotonicznej szybkości dopplerowskiej jest niezwykle dokładny pomiar ciśnienia detonacji. Najpierw przygotuj wiązki sześciu BNC, które będą używane z pinami piezoelektrycznymi.

Długości powinny być dostosowane do geometrii stanowiska testowego. Teraz, za pomocą suwmiarki o wysokiej dokładności, zmierz średnicę i długość próbki testowej oraz granulki wzmacniającej. Osprzęt testowy można obrabiać dla granulek o dowolnym rozmiarze.

Zmierz również masy granulek. Teraz załaduj wybuchowe granulki jeden po drugim do plastikowego uchwytu. Zapisz liczbę załadowanych granulek i ich lokalizację w urządzeniu.

Następnie załaduj granulat wzmacniający do rurki od góry oprawy. Na wierzchu kulki wzmacniającej umieść akrylowy uchwyt detonatora. Teraz włóż kołki piezoelektryczne przez otwory i wzdłuż plastikowego uchwytu.

Zabezpiecz kołki za pomocą pięciominutowej żywicy epoksydowej. Po utwardzeniu żywicy epoksydowej umieść akrylową rurkę zawierającą granulki materiałów wybuchowych na stalowej płycie obserwacyjnej. Przymocuj przyrząd testowy do stalowej płyty za pomocą obciążnika lub taśmy.

Między ostatnim wybuchowym kulkiem a stalową płytą nie powinno być żadnej szczeliny powietrznej. Następnie pokryj żywicą epoksydową krawędź uchwytu testowego, aby przymocować go do płytki. Po całkowitym utwardzeniu żywicy epoksydowej umieść detonator w uchwycie i zabezpiecz taśmą.

Przetransportować przyrząd testowy do komory testowej. Tam podłącz piezoelektryczne pinowe do pinów w komorze oraz do skrzynki multipleksera BNC w pomieszczeniu z kamerą. Następnie podłącz skrzynkę Mux do oscyloskopu.

Przepustowość jednego gigaherca jest więcej niż wystarczająca. Podłącz linię zapłonową do detonatora. Postępując zgodnie z lokalnymi standardowymi procedurami operacyjnymi, zablokuj miejsce testowe.

Następnie podłącz spust z ustawionego wysokiego napięcia ognia do jednego kanału na oscyloskopie. Sprawdź, czy próg wyzwalania wynosi trzy wolty. Następnie podłącz skrzynkę sumującą do drugiego kanału na oscyloskopie.

Na oscyloskopie ustaw oba kanały na pięć woltów na działkę, a podstawę czasu na pięć mikrosekund na działkę. Ustaw opóźnienie na minus 20 mikrosekund. Teraz, gdy podłożysz wysokoenergetyczny ogień, dokonaj detonacji.

Analiza danych jest zawarta w protokole tekstowym. Zacznij od obróbki tarczy PMMA. Wytnij tarczę z ćwierćcalowego, optycznie przezroczystego arkusza odlewanego PMMA, aby upewnić się, że powierzchnie tarczy są wolne od niedoskonałości.

Dopasuj średnicę tarczy do średnicy materiału wybuchowego. Po obróbce należy sprawdzić powierzchnie czołowe dysku pod kątem wad fizycznych. Oczyść i wypoleruj drobne defekty powierzchni, aby przywrócić jej przejrzystość optyczną.

W przypadku dużych wad, takich jak głębokie zadrapania lub ubytki, wyrzuć dysk i zacznij od nowa. Teraz przyklej bardzo cienką folię aluminiową do dysku, dyfuzyjną stroną do dołu, używając optycznie przezroczystej taśmy. Wygładź folię przy dysku, aby usunąć wszelkie zmarszczki lub pęcherzyki.

Podobnie jak w poprzedniej procedurze, zmierz średnice, długości i masy granulek próbki materiału wybuchowego. Uformuj ładunek wybuchowy z tych granulek próbki. Na każdym wybuchowym granicy faz należy zastosować elastomer na bazie silikonu, aby zminimalizować tworzenie się szczelin powietrznych.

Użyj elastomeru przetestowanego pod kątem kompatybilności, który nie ułatwia reakcji chemicznej. Teraz zamontuj kołki piezoelektryczne z czasem przybycia w akrylowym uchwycie. Następnie przymocuj załadowany uchwyt w pobliżu dolnej części ładunku, aby uchwycić prędkość detonacji w stanie ustalonym.

Przed kontynuowaniem upewnij się, że kołki uchwytu poruszają się równolegle do osi kęsa wybuchowego. Kontynuować badanie prędkościowtrysku fotodopplerowskiego, mocując akrylowy uchwyt sondy PDV do wolnej powierzchni okienka PMMA. Następnie włóż sondę PDV do uchwytu i dopasuj ją do folii aluminiowej za pomocą miernika odbicia wstecznego o mocy jednego miliwata.

Tak więc, mimo że PMMA przepuszcza około 90% światła laserowego, z którym pracujemy, swobodna powierzchnia dysku, z którą pracujemy, jest bardzo zwierciadlana. Więc jeśli sonda, z którą pracujemy, idealnie wyrówna się z tą swobodną powierzchnią, uzyskamy bardzo silny poziom odbicia wstecznego. A jeśli podniesiemy ten poziom odbicia wstecznego i pomylimy go z aluminium, na które patrzymy, może to dać nam fałszywie dodatnie wyrównanie i możemy przegapić wiele danych, które próbujemy przechwycić.

Po wyrównaniu w celu optymalnego odbicia wstecznego, epoksyduj sondę PDV na miejscu. Następnie podłącz booster i detonator EBW do ładunku, aby zakończyć montaż. Teraz umieść testowany przedmiot w komorze i podłącz piny TOA i światłowód PDV.

Następnie podłącz linię strzału do detonatora RP-80. Teraz zabezpiecz miejsce testowe i przeprowadź operację blokady obszaru. Upewnij się, że wszystkie intralocki są aktywowane, a cały personel jest rozliczony.

Ostatnim przygotowaniem jest sprawdzenie sygnału PDV i referencyjnych poziomów mocy, aby upewnić się, że pożądana częstotliwość dudnień zostanie przechwycona. Teraz zdetonuj przedmiot za pomocą zestawu ognia o wysokiej energii. Zapisz ślady oscyloskopu zarówno dla danych PDV, jak i TOA.

Korzystając z opisanego protokołu, PAX-30 porównano z tradycyjnym materiałem wybuchowym PBXN-5. Po detonacji przeanalizowano płytki wgnieceń po tradycyjnych strzałach wgnieconych z prędkością detonacji. Ten wykres pokazuje prędkość detonacji PAX-30 w porównaniu z tradycyjnym wysokoenergetycznym materiałem wybuchowym, PBXN-5.

PAX-30, nawet z o 20% mniejszą ilością materiałów wybuchowych w składzie, ma prawie taką samą prędkość detonacji, ciśnienie i energię całkowitą jak PBXN-5. Wynika to z unikalnie zaprojektowanego dodatku aluminiowego. Ślad fotonicznej prędkości dopplerowskiej prędkości cząstki od dna materiału wybuchowego pokazuje, że gwałtownie przyspieszyła ona do około trzech kilometrów na sekundę.

Ciśnienie detonacji, czyli Chapman-Jouget, obliczono na podstawie modelowania gazu produktu, Hugoniota, z przybliżeniem Coopera, a następnie ekstrapolacji punktu CJ, po dopasowaniu aluminiowego materiału wybuchowego, Hugoniota. W obliczeniach nieco zaniżono ciśnienie, o czym świadczą wyniki. Trwają prace nad opracowaniem nowych równań, które będą pasować do wczesnego przyspieszenia cząstek.

Tak więc po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak mierzyć prędkość detonacji i ciśnienie detonacji dla nowej formuły materiału wybuchowego.