Yüksek performanslı Patlayıcılar Araştırma ve Geliştirme

Bu prosedürün genel amacı, piezoelektrik pimler ve bir fotonik doppler velosimetri penceresi kullanarak yeni bir patlayıcı formülasyon için patlama hızını ve patlama basıncını değerlendirmektir. Bu, test prosedürü için önce piezoelektrik pimlerin ve bir fotonik doppler velosimetri penceresinin hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, patlayıcı numunelerin ölçülmesi ve işlenmiş akrilik tüplere yüklenmesidir.

Daha sonra, fünye yapıştırılır. Deney kapalı test odasına yerleştirilir ve test şarjı patlatılır. Son adım, varış zamanı ve basınç verilerinin toplanması ve analiz edilmesidir.

Sonuç olarak, patlayıcı formülasyonları karakterize etmek ve optimize etmek için birleşik patlama hızı ve patlama basıncı testleri kullanıldı. Patlayıcı formülatörler olarak, birden fazla çalışma ve tahribatsız test lüksüne sahip değiliz. Bu nedenle, patlama hızı ve patlama basıncının doğru ve tekrarlanabilir ölçümleri son derece önemlidir.

Burada, patlayıcı mühendisleri Erik Wrobel ve Rodger Cornell, patlama basıncının ve patlama hızının nasıl ölçüleceğini gösterecekler. Fotonik doppler velosimetrinin ana avantajı, patlama basıncının son derece hassas bir şekilde ölçülmesidir. İlk olarak, piezoelektrik pimlerle kullanılacak altı BNC kablosundan oluşan demetler hazırlayın.

Kablo uzunlukları test sahasının geometrisine göre ayarlanmalıdır. Şimdi, yüksek hassasiyetli bir kumpas kullanarak, test numunesini ve güçlendirici peletin çapını ve uzunluğunu ölçün. Test fikstürleri her boyuttaki peletler için işlenebilir.

Ayrıca, peletlerin kütlelerini ölçün. Şimdi, patlayıcı peletleri tek tek plastik fikstüre yükleyin. Yüklenen pelet sayısını ve fikstür içindeki konumlarını kaydedin.

Sonraki, güçlendirici peletini armatürün üst kısmından tüpe yükleyin. Takviye peletinin üzerine akrilik bir fünye tutucusu yerleştirin. Şimdi, piezoelektrik pimleri deliklerden ve plastik armatürün uzunluğu boyunca yerleştirin.

Pimleri beş dakikalık bir epoksi kullanarak sabitleyin. Epoksi sertleştikten sonra, patlayıcı topakları içeren akrilik tüpü çelik tanık plakasının üzerine yerleştirin. Test fikstürünü bir ağırlık veya bir miktar bantla çelik plakaya sabitleyin.

Son patlayıcı pelet ile çelik levha arasında herhangi bir hava boşluğu olmamalıdır. Ardından, plakaya sabitlemek için test fikstürünün kenarını epoksiye koyun. Epoksi tamamen sertleştikten sonra fünyeyi tutucuya yerleştirin ve bantla sabitleyin.

Test fikstürünü test odasına taşıyın. Orada, piezoelektrik pin kablolarını odadaki pinlere ve kamera odasındaki bir BNC çoklayıcı kutusuna bağlayın. Ardından, Mux kutusunu bir osiloskopa bağlayın.

Bir gigahertz bant genişliği fazlasıyla yeterli. Ateşleme hattını fünyeye bağlayın. Yerel standart çalıştırma prosedürlerini izleyerek, test alanını kilitleyin.

Ardından, tetiği yüksek voltajlı yangından osiloskop üzerindeki bir kanala ayarlayın. Tetikleme eşiğinin üç volt olduğunu kontrol edin. Ardından, toplama kutusunu osiloskop üzerindeki ikinci bir kanala bağlayın.

Osiloskopta, her iki kanalı da bölme başına beş volta ve zaman tabanını bölme başına beş mikrosaniyeye ayarlayın. Gecikmeyi eksi 20 mikrosaniyeye ayarlayın. Şimdi, yüksek enerjili ateş seti ile patlamayı gerçekleştirin.

Verilerin analizi metin protokolünde ele alınmıştır. Bir PMMA diskini işleyerek başlayın. Diskin yüzlerinde kusur olmadığından emin olmak için diski çeyrek inçlik optik olarak şeffaf bir döküm PMMA tabakasından kesin.

Disk çapını patlayıcının çapıyla eşleştirin. İşlendikten sonra, diskin yüzlerinde fiziksel kusurlar olup olmadığını kontrol edin. Optik netliğini geri kazanmak için yüzeydeki küçük kusurları temizleyin ve parlatın.

Derin çizikler veya boşluklar gibi büyük kusurlar varsa, diski atın ve baştan başlayın. Şimdi, optik olarak şeffaf bant kullanarak diske çok ince alüminyum folyoyu dağınık tarafı aşağı gelecek şekilde bantlayın. Dalgalanmaları veya kabarcıkları gidermek için folyoyu diske karşı düzeltin.

Önceki prosedürde olduğu gibi, patlayıcı numune pelet çaplarını, uzunluklarını ve kütlelerini ölçün. Bu numune peletlerinden patlayıcı yükü oluşturun. Her patlayıcı arayüzde, hava boşluklarının oluşumunu en aza indirmek için silikon bazlı bir elastomer uygulayın.

Kimyasal reaksiyonu kolaylaştırmayan, uyumlu olduğu test edilmiş bir elastomer kullanın. Şimdi, varış zamanını piezoelektrik pimleri akrilik bir tutucuya monte edin. Ardından, kararlı durum patlama hızını yakalamak için yüklü tutucuyu şarjın altına yakın bir yere takın.

Devam etmeden önce, tutucunun pimlerin patlayıcı kütüğün eksenine paralel hareket ettiğinden emin olun. PMMA penceresinin serbest yüzeyine akrilik bir PDV prob tutucusu takarak foto doppler velosimetri testine devam edin. Ardından, PDV probunu tutucuya yerleştirin ve bir miliwatt'lık bir geri yansıma ölçer kullanarak alüminyum folyoya hizalayın.

PMMA, çalıştığımız lazer ışığının yaklaşık %90'ını iletse de, üzerinde çalıştığımız diskin serbest yüzeyi çok speküler oluyor. Eğer üzerinde çalıştığımız prob bu serbest yüzeye mükemmel bir şekilde hizalanırsa, aslında çok güçlü bir geri yansıma seviyesi elde edeceğiz. Ve eğer bu geri yansıma seviyesini alırsak ve onu baktığımız alüminyum ile karıştırırsak, bu bize yanlış bir hizalama pozitifi verebilir ve yakalamaya çalıştığımız birçok veriyi kaçırabiliriz.

Optimum geri yansıma için hizalandıktan sonra, PDV probunu yerine epoksi koyun. Ardından, montajı tamamlamak için şarja bir güçlendirici ve EBW fünye takın. Şimdi, test öğesini hazneye yerleştirin ve TOA pimlerini ve PDV fiberini bağlayın.

Ardından, atış hattını RP-80 fünyeye bağlayın. Şimdi, test alanını güvenli hale getirin ve bir alan kilitleme işlemi gerçekleştirin. Tüm iç kilitlerin etkinleştirildiğinden ve tüm personelin hesaba katıldığından emin olun.

Son hazırlık, istenen vuruş frekansının yakalanmasını sağlamak için PDV sinyalini ve referans güç seviyelerini kontrol etmektir. Şimdi, yüksek enerjili ateş setini kullanarak öğeyi patlatın. Hem PDV hem de TOA verileri için osiloskop izlerini kaydedin.

Açıklanan protokol kullanılarak, PAX-30 geleneksel bir PBXN-5 yüksek patlayıcı ile karşılaştırıldı. Patlama üzerine, geleneksel patlama hızı göçük atışlarından elde edilen göçük plakaları analiz edildi. Bu grafik, PAX-30'un geleneksel yüksek enerjili patlayıcı PBXN-5'e kıyasla patlama hızını göstermektedir.

PAX-30, formülasyonunda %20 daha az patlayıcı bulunsa bile, PBXN-5 ile neredeyse aynı patlama hızına, basınca ve toplam enerjiye sahiptir. Bu, benzersiz bir şekilde tasarlanmış alüminyum katkı maddesi nedeniyle ortaya çıkar. Patlayıcının dibinden parçacığın hızının fotonik doppler velosimetri izi, parçacığın hızla saniyede yaklaşık üç kilometreye çıktığını gösteriyor.

Patlama veya Chapman-Jouget basıncı, ürünün gazı olan Hugoniot'un Cooper'ın yaklaşımı ile modellenmesinden ve ardından alüminyum patlayıcı Hugoniot eşleştirildikten sonra CJ noktasının tahmin edilmesinden hesaplandı. Hesaplamalar, sonuçların kanıtladığı gibi, baskıyı biraz hafife aldı. Erken parçacık ivmesine uyacak yeni denklemler geliştirmek için çalışmalar devam etmektedir.

Bu videoyu izledikten sonra, yeni patlayıcı formülasyon için patlama hızını ve patlama basıncını nasıl ölçeceğinizi iyi anlamış olmalısınız.