Способ определения чувствительности заряда взрывчатого вещества к динамическому воздействию струей жидкости

Способ определения чувствительности заряда взрывчатого вещества к динамическому воздействию струей жидкости

Реферат

 

Изобретение относится к способам исследования взрывчатого вещества (ВВ), в частности к определению чувствительности заряда ВВ к динамическому нагружению. В способе осуществляют воздействие высокоскоростной струей жидкости по заряду ВВ, фиксирование и регистрацию зависимости давления от времени, сравнение полученных зависимостей с зависимостями, полученными при проведении эксперимента с тестовыми зарядами ВВ. Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения рациональных и безопасных режимов вымывания ВВ и сокращения количества требуемых для этого экспериментов. В способе осуществляют воздействие на поверхность ВВ высокоскоростным потоком жидкости, предварительно сформированным под действием давления, создаваемого плунжером, который форсируется пороховым зарядом. Высокоскоростной поток жидкости прогоняют через ускоряющее сопло на навеску взрывчатого вещества. Создаваемое давление во взрывной камере от происходящих реакций фиксируется с помощью пьезодатчика. Предварительно проводят эксперименты по детонации тестовых зарядов взрывчатого вещества, имеющие разные массы, меньшие, чем масса исследуемого заряда взрывчатого вещества. Инициирование тестовых зарядов производят при помощи электрического тока. Полученные изменения давления регистрируются пьезодатчиком. Проводят сравнение полученных зависимостей изменения давления тестовых зарядов и исследуемого заряда взрывчатого вещества. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования взрывчатых веществ (ВВ), в частности к определению чувствительности ВВ к действию высокоскоростных струй жидкости, которое может быть использовано для определения безопасных режимов извлечения ВВ из корпусов боеприпасов, подлежащих утилизации, при минимальных материальных и энергетических затратах, и с обеспечением более простого способа проведения эксперимента для любых типов ВВ.

Аналогом данного изобретения является способ определения чувствительности взрывчатого вещества к действию кумулятивных струй [1], где для возбуждения детонационного процесса необходимо выполнение условия A = _cW²_cd_c>[A], где _c - плотность материала кумулятивной струи (г/см³); W_с - скорость кумулятивной струи (км/с); d_с - диаметр кумулятивной струи (мм); [A] = 180 (г/см³км/смм) - пороговое значение, характеризующее чувствительность ВВ к действию кумулятивной струи.

Недостатком данного способа является, во-первых, наличие константы [A] в левой части зависимости, которая свидетельствует о невозможности использования ее для определения чувствительности разнотипных ВВ, кроме того, анализируемый подход приводит к неучету реальных свойств ВВ и к серьезным погрешностям при прогнозировании их чувствительности к удару. Во-вторых, комплекс параметров _cW²_cd_c является физически необоснованным, так как справедлив только для узкого диапазона начальных условий, который дополнительно не оговаривается. Эту необоснованность можно аргументировать следующим примером: при относительно невысоких скоростях, но при стремлении величины диаметра к бесконечности, по критерию Хельда, происходит инициирование взрывного процесса - это и противоречит физике реальных взрывных превращений.

Прототипом данного изобретения является способ определения чувствительности энергетических материалов [2]. Сущность данного способа заключается в анализе выходных газообразных продуктов, полученных при взаимодействии высокоскоростной струи жидкости и ВВ во взрывной камере. Испытания производят следующим образом. Навеску испытуемого ВВ устанавливают в кольцо, которое фиксируется в специальной втулке. Плунжер, заключенный в стальной кожух, форсируют пороховым зарядом. Под действием создаваемого давления жидкость через ускоряющее сопло прогоняется на навеску ВВ. Создавшиеся во взрывной камере газовые образцы после взаимодействия ВВ со струей жидкости собираются после каждого опыта и анализируются на наличие каких-либо реакций с помощью жидкого хромотографа.

Недостатком данного способа является сложность анализа происходящих реакций, при котором оценивается количество ионов нитрита и нитрата в ионном хромотографе.

В связи с возникновением в последнее время особо важной проблемы утилизации морально и физически устаревших боеприпасов необходимо определить рациональные режимы извлечения ВВ из оболочек при минимальных затратах времени и гарантированном обеспечении безопасности работ. В частности, актуальной является задача определения чувствительности зарядов ВВ к действию высокоскоростных струй жидкости, что связано с применением струй жидкости для расснаряжения боеприпасов (БП).

Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения рациональных и безопасных режимов вымывания ВВ и сокращения количества требуемых для этого экспериментов.

Поставленная задача решается следующим образом. Предварительно, при проведении экспериментов по детонации тестовых зарядов ВВ, имеющих меньшие массы по сравнению с исследуемым ВВ, с помощью пьезодатчиков регистрируют зависимость давления от времени для каждого тестового заряда ВВ. На исследуемый заряд ВВ, размещенный во взрывной камере, динамически воздействуют высокоскоростной струей жидкости с заданными геометрическими и кинематическими параметрами, измеряется и регистрируется с помощью пьезодатчиков зависимость давления от времени. О чувствительности заряда ВВ судят по массе прореагировавшего тестового заряда ВВ, имеющего ближайшую аналогичную зависимость давления от времени с зависимостью исследуемого образца.

С целью повышения точности данного способа при тестовых испытаниях во взрывную камеру помещают инертные вкладыши, объем которых равен разнице объема тестового образца и исследуемого образца. Причем дискретность изменения массы испытываемых зарядов ВВ выбирается из обеспечения точности определения чувствительности заряда ВВ к динамическому воздействию. Инициирование тестовых зарядов целесообразно осуществлять путем их нагрева до температуры вспышки, например, электрическим током.

На фиг. 1 схематично представлена установка для осуществления данного способа.

На фиг. 2 приведен график зависимости давления от времени, позволяющий произвести сравнительный анализ полученных зависимостей давления по времени исследуемого заряда ВВ и тестовых зарядов.

Установка для определения чувствительности ВВ к действию высокоскоростных жидких струй состоит из плиты-основания 1, демпфирующей плиты 2, цилиндра 3, предназначенного для размещения зарядного патрона 4 с запальной втулкой 5, цилиндра 6 с поршнем 7, верхней плиты 8 с размещенным в ней ускоряющим соплом 9, взрывной камеры 10, мишени 11 с кольцом 12, содержащее взрывчатое вещество 13 (тестовый или исследуемый заряд), датчиков 14, 15, прижимной плиты 16, уплотнительных колец 17, 18, 19, заряда топлива 20, навески жидкости 21. Для соединения плит 1, 8 и 16 предназначены шпильки 22 в количестве 4 шт. Установка располагается вертикально на столе бокса. Пьезодатчики для измерения давления в камере зарядного патрона устанавливают в отверстие цилиндра 3. Приборы для определения кинематических параметров струи располагаются во взрывной камере 10. Позицией 23 обозначен инертный вкладыш для тестового заряда 13.

Способ определения чувствительности ВВ к действию высокоскоростных жидких струй реализуется следующим образом. При сгорании пороховой навески 20 образующиеся пороховые газы воздействуют на поршень 7, заключенный в цилиндре 6. Поршень 7 под действием газов прогоняет жидкость 21 через ускоряющее сопло 9 на взрывчатое вещество 13, заключенное в кольце 12. Давление, возникающее во взрывной камере 10, при взаимодействии струи жидкости с зарядом ВВ, регистрируется пьезодатчиком. Предварительно на этой же установке проводят эксперименты по детонации тестовых зарядов ВВ, имеющих разные массы, меньшие, чем масса исследуемого заряда ВВ. Инициирование тестовых зарядов производят при помощи электрического тока. Полученные давления регистрируются пьезодатчиком.

Пример реализации предлагаемого способа.

Исследуемое на чувствительность ВВ и тестовые заряды имеют плотность = 1,6 г/см³. Меняя тестовые заряды, имеющие разные массы (m₁=0,2m_и; m₂=0,4m_и; m₃=0,6m_и; m₄=0,8m_и, где m_и=3 г - масса исследуемого заряда), воздействуют на них электрическим током, регистрируя при этом изменение давления по времени (зависимости P_т(t) - 1, 2, 3, 4). Затем, на исследуемый заряд ВВ воздействуют струей жидкости диаметром d=0,4 мм под давлением P=40 МПа. Регистрируют зависимость давления от времени P_и(t) и сравниваются полученные зависимости P_т(t) тестовых зарядов с зависимостью P_и(t) испытываемого образца. Определяем количество прореагировавшего исследуемого заряда ВВ, равное 0,69 г. Этот результат позволяет сделать вывод о том, что динамическое воздействие струи жидкости с указанными выше параметрами приводит к частичному инициированию исследуемого заряда ВВ (23%).

Преимущество предложенного способа определения чувствительности заряда ВВ к действию высокоскоростных жидких струй заключается в более эффективном способе определения рациональных и безопасных режимов вымывания ВВ из корпусов БП, без проведения многочисленных опытов.

Источники информации 1. M. Held. Initiating of Explosives a Multiple of the Physics of Detonation. Exlosivistoffe, 1968, N 5, с. 98-113.

2. П. Н. Ворсей и др. Инициирование взрывчатых веществ струей жидкости. /Материалы VII интернационального симпозиума по технологиям резки струей. //Оттава, Канада, 1984 г, с. 307-312.

Формула изобретения

1. Способ определения чувствительности заряда взрывчатого вещества к динамическому воздействию струей жидкости, заключающийся в том, что на исследуемый заряд взрывчатого вещества, размещенный в полости взрывной камеры, динамически воздействуют высокоскоростной струей жидкости с заданными кинематическими и геометрическими параметрами, отличающийся тем, что предварительно в полости взрывной камеры производят детонацию тестовых зарядов взрывчатых веществ, имеющих различные массы, меньшие по сравнению с массой исследуемого заряда взрывчатого вещества, с помощью пьезодатчиков регистрируют зависимость давления от времени для каждого тестового заряда взрывчатого вещества, после чего на исследуемый заряд взрывчатого вещества динамически воздействуют высокоскоростной струей жидкости, измеряют и регистрируют с помощью пьезодатчиков зависимость давления от времени, а чувствительность заряда взрывчатого вещества к динамическому воздействию определяют по массе прореагировавшего тестового заряда взрывчатого вещества, имеющего ближайшую аналогичную зависимость давления от времени с зависимостью испытываемого образца.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при детонации тестовых зарядов во взрывную камеру помещают инертные вкладыши объемом, равным разнице объема тестового заряда и объема исследуемого заряда взрывчатого вещества.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дискретность изменения массы испытываемых зарядов взрывчатого вещества выбирают из условия обеспечения точности определения чувствительности заряда взрывчатого вещества к динамическому воздействию.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование тестовых зарядов взрывчатого вещества осуществляют путем их нагрева до температуры вспышки, например, электрическим током.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2