Способ определения чувствительности взрывчатого вещества к действию кумулятивных зарядов

 

Использование: исследование чувствительности взрывчатых веществ при проектировании конструкций элементов динамической защиты. Сущность изобретения: безградиентной по скорости кумулятивной струей 1 с диаметром, гарантированно обеспечивающим взрывной процесс, осуществляют воздействие на взрывчатое вещество 2 с экраном 2. Регистрируют момент t₁ начала взаимодействия струи 1 с экраном 2 и момент t₂ начала взрывного процесса. Величину временной задержки t_* взрывного процесса после приложения нагрузки находят по определенной зависимости. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования чувствительности взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при проектировании конструкций элементов динамической защиты.

В связи с широким использованием в технике ВВ большой интерес представляет изучение их свойств, в том числе, характеризующих чувствительность ВВ к различным формам динамического воздействия. В частности, актуальной является задача определения чувствительности зарядов ВВ к действию кумулятивных струй (СК), что связано с широким применением динамической защиты бронированной техники. Разработка различных конструктивных вариантов динамической защиты (ДЗ) привела к появлению соответствующих расчетных методик, в структуру которых входят математические модели, позволяющие оценивать чувствительность ВВ к действию КС. Так, например, в соответствии с методикой определения чувствительности ВВ к воздействию КС, предложенной Хельдом, необходимым для возбуждения детонационного процесса является выполнение условия A> ρW²d; (1) (1) где ρ плотность материала КС; W скорость КС; d диаметр КС.

Однако помимо качественной оценки возможности развития взрывного процесса в результате воздействия КС на ВВ существенный интерес представляет определение временной задержки начала взрывного процесса после приложения нагрузки, достаточной для возникновения исследуемого взрывного процесса.

Решение этой задачи для открытых зарядов ВВ не представляется сложным. Время задержки начала взрывного процесса легко определяется по зависимости (2): τ = C e^E/(RT); (2) где С постоянная, зависящая от состава ВВ, c; Е энергия активации ВВ, кал/моль; Т температура вспышки, K; R газовая постоянная, кал/(моль·град.).

Вместе с тем для экранированных зарядов использование зависимости (2) является не корректным вследствие определенного влияния на величину временной задержки экрана. С физической точки зрения причина, вызывающая изменение временной задержки, заключается в следующем:
во-первых, необходим учет влияния экрана на разницу между моментом начала взаимодействия ударника с поверхностью экрана и моментом выхода контактной поверхности "ударник-экран" на границу сред "экран-ВВ". Определение этого временного интервала не вызывает сложностей и может быть осуществлено на основе классического гидродинамического подхода

где δ толщина экрана;
r_стр., ρ_экр соответственно плотность материала КС и экрана;
W₁ скорость КС,
во-вторых, факт изменения свойств ВВ в результате воздействия на него ударной волны, возникшей при взаимодействии КС с экраном, которая на начальной стадии опережает контактную поверхность "ударник-ВВ". Как следует из экспериментов, прохождение ударной волны по ВВ резко снижает его чувствительность к действию ударника. Отсюда можно сделать вывод, что начало взрывного процесса возможно можно после догона контактной поверхностью "ударник-ВВ" фронта ударной волны. Возникает потребность в разработке надежного способа определения временной задержки взрывного процесса экранированных зарядов.

Решение этой задачи путем использования известных в практике способов [1] основанных на применении различных копров и метательных устройств представляется некорректным ввиду существенной разницы между физическими процессами при эксперименте и в реальных условиях взаимодействия КС с ДЗ. Эти различия, в первую очередь, представляются в несоответствии скоростных режимов нагружения.

Другим известным способом решении задачи является применение для оценки чувствительности ВВ обычных кумулятивных зарядов [2] принятый авторами в качестве прототипа. Суть этого способа заключается в том, что заряд исследуемого ВВ подвергается воздействию формируемой КС, а результат ее воздействия, заключающийся в возбуждении или невозбуждении взрывного процесса, регистрируется аппаратурой. Такой подход позволяет обеспечивать в эксперименте условия, адекватные реальным процессам. Однако и он не лишен недостатков. Формируемая обычным кумулятивным зарядом КС имеет градиент скорости по длине, обеспечивающий ее растяжение. Это приводит к определенным сложностям при определении функции скорости контактной поверхности от времени, а следовательно, и к сложности в определении времени прохождения экрана. С другой стороны, цитируемый способ не позволяет оценивать временную задержку взрыва вообще, т.к. время протекающих процессов в нем не фиксируется.

Задачей предлагаемого изобретения является определение временной задержки взрывного процесса, возникающего при воздействии КС на ВВ, с учетом влияния экрана.

Поставленная задача решается следующим образом. Безградиентной по скорости кумулятивной струей с диаметром, гарантированно обеспечивающим взрывной процесс, осуществляют воздействие на экранированное ВВ, регистрируют момент начала взаимодействия КС с экраном t₁ и момент начала взрывного процесса t₂, а о величине временной задержки t^* взрывного процесса после приложения нагрузки судят по следующей зависимости

где δ толщина экрана;
t₁ время взаимодействия КС с экраном;
t₂ время начала взрывного процесса;
r_стр., ρ_экр.- соответственно плотности материалов КС и экрана;
W₁ скорость КС.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображены КС 1, металлический экран 2, заряд ВВ 3 и регистрирующая аппаратура 4.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Формируют безградиентную по скорости КС 1, геометрические и кинематические параметры которой определяют с помощью одной из известных расчетных методик действия кумулятивных зарядов. С помощью регистрирующей аппаратуры 4 определяют момент начала взрывного процесса в заряде ВВ 3. Далее на основе известных из классической гидродинамики соотношений, характеризующих процесс проникания КС в преграду, и на основе полученной экспериментально временной задержки между моментом начала взаимодействия КС с экраном и моментом начала взрыва по зависимости (4) определяют время задержки вышерассматриваемого взрывного процесса с учетом влияния экрана.

Пример реализации предлагаемого способа.

Медной кумулятивной струей (плотностью ρ_стр.= 8,9 г/см³)), скорость которой W₁ 4,8 км/с и диаметр, гарантированно обеспечивающий взрывной процесс, воздействуют на экранированное ВВ (тротил плотностью ρ_BB= 1,61 г/см³)) с экраном из материала Ст.10 плотностью ρ_экр.= 7,8 г/см³ и толщиной δ = 5 мм..

Регистрируют момент начала взаимодействия КС с экраном t₁ 0 и момент начала взрывного процесса t₂ 4,924·10^-6с. По формуле (4) легко определить временную задержку взрывного процесса:
t_* 2,904·10^-6 с.

Следует отметить, что предлагаемый способ определения чувствительности ВВ к действию кумулятивных зарядов позволяет определить временную задержку взрывного процесса с высокой точностью при минимальных затратах на эксперимент. При этом имеется возможность определения времени задержки t_* для любых типов ВВ, как имеющихся, так и вновь получаемых, что дает возможность осуществлять выбор рациональных конструктивных параметров и выдавать рекомендации конструктору при проектировании элементов ДЗ.

ЛИТЕРАТУРА
1. Ф. А. Баум, К.П.Станюкович, Б.И.Шехтер. Физика взрыва. М. Государственное издательство физико-математческой литературы, 1959, с.22-72.

2. M. Held. Iniiating of Explosives a Multiple of the Physios of Detonation. Explosivstoffe, 1968, N5, с.98-113.

Формула изобретения

Способ определения чувствительности взрывчатого вещества к действию кумулятивных зарядов, заключающийся в воздействии кумулятивной струей на исследуемое экранированное взрывчатое вещество, регистрации взрывного процесса после приложения нагрузки, отличающийся тем, что на экранированное взрывчатое вещество воздействуют безградиентной по скорости кумулятивной струей с диаметром, гарантированно обеспечивающим взрывной процесс, регистрируют момент начала взаимодействия кумулятивной струи с экраном t₁ и момент начала взрывного процесса t₂, а о величине временной задержки "t^*" взрывного процесса после приложения нагрузки судят по следующей зависимости

где δ - толщина экрана;
t₁ время начала взаимодействия кумулятивной струи с экраном;
t₂ время начала взрывного процесса;
P_стр, Р_экр соответственно плотности материалов кумулятивной струи и экрана;
W₁ скорость кумулятивной струи.

РИСУНКИ

Рисунок 1