Измерение электрических потенциалов, возникающих при
advertisement
Экспериментальное изучение краевого эффекта при исследовании профиля электропроводности в детонационной волне коаксиальной измерительной ячейкой П.И. Зубков, А.М. Карташов, В.Г. Свих, Н.Г. Скоробогатых. Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия Результаты экспериментов по исследованию профиля электропроводности в детонационных волнах в конденсированных взрывчатых веществах свидетельствуют о наличии узкой зоны высокой проводимости шириной порядка 1 мм и зоны относительно низкой остаточной проводимости. Восстановление профиля пика электропроводности в зоне высокой проводимости является непростой задачей. Для тщательного анализа зоны высокой проводимости были проведены вспомогательные экспериментальные измерения проводимости ударно сжатого воздуха. Такие эксперименты, как и исследования проводимости при детонации ВВ, проводились в идентичной коаксиальной электро контактной постановке (см рис.1). Экспериментальная сборка представляла из себя цилиндрическую трубу, на торце которой располагалась таблетка прессованного ВВ. Детонация таблетки производилась с помощью высоковольтного детонатора с использованием генератора плоской волны. Таким образом, вдоль трубы генерировалась ударная волна в воздухе. Экспериментальная сборка таблетка прессованного ВВ 30 90 15 воздух Рис.1 На противоположном торце трубы располагался коаксиальный измерительный контактный датчик (металлическая трубка диаметром 7 мм и металлический стержень диаметром 1 мм, утопленный вглубь трубки) На измерительные электроды датчика заранее подавалось постоянное напряжение. При замыкании электродов ударной волной по сжатому воздуху начинает протекать ток, а напряжение на датчике изменяется и записывается на осциллограф. По измеренному напряжению можно рассчитать сопротивление ударно сжатого воздуха и его электропроводность (см рис.2). Для измерения скорости ударной волны измерительная ячейка снабжена дополнительным контактным датчиком. В случае же исследования детонации используется аналогичная коаксиальная ячейка, которая отличается тем, что объем трубы полностью заполняется уже не воздухом, а исследуемым ВВ. Экспериментальная осциллограмма 1 УВ пришла на центральный электрод без влияния проводимости продуктов детонации Рис.2 влияние проводимости контактный датчик для продуктов детонации измерения скорости УВ Ударная волна, короткая труба, тэн. Исследования проводимости ударно сжатого воздуха проводились на разных длинах труб: 90 мм и 180 мм (см рис.2 и рис.3). Для генерации ударных волн использовались прессованные таблетки либо тэна (скорость УВ 6,8 км/с), либо тротила (скорость УВ 6 км/с). В таких условиях воздух ужимается приблизительно в 10 раз и на измерительные электроды приходит равномерно проводящий слой сжатого воздуха толщиной приблизительно 5 либо 10 мм в зависимости от длины трубы. Вслед за «воздушной пробкой» движутся разлетающиеся продукты детонации, которые обладают некоторой проводимостью. Электропроводность разлетающихся продуктов детонации тэна быстро уменьшается со временем и дает заметный вклад в проводимость ударно сжатого воздуха при коротких длинах труб. На длинных трубах влияние продуктов детонации тэна не замечено. Электропроводность тротила при расширении заметно возрастает, и вне зависимости от использованных длин труб влияет на измерения проводимости воздуха в УВ. Экспериментальная осциллограмма 2 влияние краевого эффекта УВ достигла внешнего цилиндрического нарастание толщины электрода «воздушной пробки» контактный датчик для измерения скорости УВ Ударная волна, длинная труба, тэн. Рис.3 На экспериментальной осциллограмме (рис.2) видно как электроды замыкаются «воздушной пробкой» и напряжение резко падает, затем электродов достигают продукты детонации, их влияние четко заметно, после при распространении УВ по электродам напряжение медленно убывает с возрастанием толщины пробки. На осциллограмме с длинной трубой (рис.3) влияние продуктов детонации мало и не заметно. Ход осциллограммы аналогичен предыдущей, однако есть отличие. «Воздушная пробка» замыкает электроды и напряжение резко падает и не меняется некоторое время, затем при движении «пробки» по электродам медленно равномерно убывает с ростом ширины «пробки». Такое поведение связано с широкой зоной проводимости сжатого воздуха (примерно 12 мм). При замыкании электродов начинает проводить вся область сжатого воздуха. Ярко выраженный краевой эффект сказывается на измерении до тех пор пока пробка полностью не перекроется с центральным электродом. Экспериментальная осциллограмма 3 экспериментальная и уточненная зависимость напряжения при детонации насыпного октогена Рис.4 Рис.5 распределение электропроводности при детонации насыпного октогена с учетом краевого эффекта и без Теперь становится понятно, что при обработке экспериментальных данных без учета краевого эффекта следует ожидать завышенных значений электропроводности. Краевой эффект сильно сказывается в экспериментах с широкими зонами проводимости исследуемого вещества и мало, но сказывается, в экспериментах с узкими зонами проводимости. На экспериментальной осциллограмме (рис.4) представлен результат эксперимента по исследованию проводимости октогена при детонации. Красными кружками показана уже расчетная зависимость напряжения на электродах. Рядом приведены результаты рассчета распределения электропроводности в детонационной волне в октогене. Качественно, уточнение приводит к уменьшению вдвое амплитуды электропроводности и уширению зоны высокой проводимости также вдвое. На рис.6 и рис.7 представлены результаты ударного сжатия воздуха с применением тротила. Экспериментальные осциллограммы Рис.6 влияние проводимости продуктов детонации УВ, короткая труба, тротил Рис.7 влияние проводимости продуктов детонации УВ, длинная труба, тротил Выводы Получены экспериментальные данные по проводимости ударно сжатого воздуха при использовании различных ВВ и различных длинах ударных труб Качественно показано влияние краевого эффекта на измерения проводимости ВВ при детонации коаксиальной ячейкой Полученные экспериментальные данные могут быть использованы как вспомогательные или калибровочные при компьютерном моделировании явления проводимости для случая коаксиальной измерительной ячейки Подтверждено увеличение проводимости продуктов детонации тротила при разлете
