Метание пластин продуктами пересжатой детонации заряда

МЕТАНИЕ ПЛАСТИН ПРОДУКТАМИ ПЕРЕСЖАТОЙ ДЕТОНАЦИИ
ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА С УМЕНЬШАЮЩЕЙСЯ ПЛОТНОСТЬЮ
В.М. БЕЛЬСКИЙ, Э.Э. ЛИН, Э.Н. ПАЩЕНКО, Б.П. ТИХОМИРОВ, И.П. ХАБАРОВ
Российский Федеральный ядерный центр  Всероссийский НИИ экспериментальной физики
г. Саров, Нижегородская область, Россия
В работах [1, 2] предложен один из возможных способов увеличения коэффициента отбора энергии h
от взрывчатого вещества (ВВ) за счет метания пластин пересжатой детонационной волной, распространяющейся по заряду с плотностью, понижающейся в сторону метаемой пластины. Как показали модельные расчеты [1] в этом случае можно ожидать увеличения h на величину ∼10% (в зависимости от соотношения масс пластин и ВВ). Суть предполагаемого эффекта заключается в том, что за счет пересжатия
детонационной волны продукты взрыва за ее фронтом имеют большую удельную кинетическую энергию,
а потому передают пластине больший импульс чем в случае заряда однородной плотности.
В настоящей работе приведены результаты экспериментальной проверки возможности увеличения
коэффициента отбора энергии пластиной за счет профилирования плотности детонационного заряда [3]
и поиска условий эксперимента, где это увеличение может реализоваться. Исследование выполнено путем сравнения скоростей полета W стальных пластин, разогнанных продуктами взрыва (ПВ) зарядов переменной и однородной плотностей, в одинаковых условиях.
В качестве ВВ выбран состав на основе октогена с полимерным связующим в соотношениях 92/8.
Схема эксперимента представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема эксперимента.
1 — заряд; 2 — стальная пластина; 3 — осциллографические контакты; 4 — стальной корпус
Разгонялись пластины из стали 10X18H10T диаметром 60 мм, толщиной 2; 4; 4,5 мм.
Заряд взрывчатого вещества и метаемая пластина в одном типе эксперимента заключались в массивный цилиндрический корпус с толщиной стенки 25 мм, в другом типе экспериментов  свободны от
него. Непосредственно в эксперименте определяли (x, t)–диаграмму движения пластины, разгоняемой
продуктами взрыва, с помощью 8 электрических контактов накольного типа. Временные интервалы измеряли с погрешностью ±20 нс. Искомую скорость движения пластины определяли на базе 52 мм.
Закон снижения плотности по заряду задавался в виде [1, 2]
FG
H
ρ = ρ0 1 −
x
L
IJ
K
δ
,
где δ = 0; 0,2; 1, ρ0 — начальная плотность в сечении x = 0; L — условная длина, на которой ρ обращается в нуль.
mW 2
Значения коэффициента отбора энергии η =
/ Q0 пластиной от заряда ВВ, расположенного
2
F
GH
I
JK
в корпусе, для различных значений µ = m / M представлены в таблице (m — масса пластины, M — масса
заряда ВВ, Q0 — калорийность заряда).
Метание пластин продуктами пересжатой детонации заряда взрывчатого вещества ...
177
Из таблицы видно, что при изменении значения m от 0,2 до 0,4 коэффициент отбора энергии пластиной от заряда ВВ с параболическим снижением плотности увеличивается от 5 до 15% по сравнению с зарядом максимальной плотности.
В отсутствии корпуса эффекта абсолютного увеличения коэффициента отбора энергии по сравнению
с зарядом максимальной плотности не наблюдается. Однако с уменьшением толщины метаемой пластины и значения δ коэффициент отбора энергии возрастает по сравнению с m = 0,4. Причина этого окончательно не выяснена и требует дополнительных исследований.
Полученные экспериментальные данные дают основание для попытки тестирования расчетных одномерных моделей [1, 2] пересжатой детонации плоского слоя конденсированного ВВ с уменьшающейся
плотностью. На рис. 2 приведены расчетные кривые безразмерных интегралов кинетической энергии потока ПВ в зависимости от показателя степени в законе уменьшения плотности, полученные для перепада
плотности ρ/ρ0 = 0,69. Там же даны экспериментальные точки для зарядов, полученные нормированием
значений квадрата скорости W 2 стальной пластины толщиной 2 и 4 мм на величину W 2 той же пластины,
соответствующую заряду ВВ с постоянной максимальной плотностью и при том же отношении масс ВВ
и пластины, что и для заряда с уменьшающейся плотностью. Можно видеть, что расчетные кривые удовлетворительно коррелируют с экспериментальными данными, причем аналитическая и численная модели
дают соответственно верхнюю и нижнюю границы интегралов кинетической энергии потока ПВ.
Значение коэффициентов отбора энергии (h)
стальной пластиной от заряда ВВ, расположенного в корпусе
δ
m
h / h δ =0
0
0,2
1
0
0,2
1
0
0,2
1
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
1,0
1,15
1,0
1,0
1,10
1,0
1,0
1,05
1,0
Рис. 2. Интегралы кинетической энергии ПВ и пластины:
1 — численная модель [1], 2 — аналитическая модель [2]
d
E k / E k00
i
— отношение кинетической энергии ПВ заряда переменной плотности (Ek) к кинетической энергии ПВ
ПВ
для заряда той же толщины, но с постоянной максимальной плотностью.
,
— 4 мм пластина;
темные точки — заряд в корпусе;
,
— 2 мм пластина;
светлые точки — заряд без корпуса.
Список литературы
1. Лин Э.Э., Пащенко Э.Н., Тихомиров Б.П. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Теоретическая
и прикладная физика.  1991.  Вып. 2.  C. 1922.
2. Лин Э.Э., Пащенко Э.Н., Тихомиров Б.П. // ПМТФ.  1993.  №1.  С. 3234.
3. Бельский В.М., Лин Э.Э., Пащенко Э.Н. и др. // Заявка на изобретение № 93047501 от 12.10.93 "Устройство для динамических нагружений". Решение о выдаче патента на изобретение от 09.01.97.