DE3227544C1 - Device for determining the temporal and/or spatial variation of a shock-wave or detonation front - Google Patents

Device for determining the temporal and/or spatial variation of a shock-wave or detonation front

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DE3227544C1
DE3227544C1 DE19823227544 DE3227544A DE3227544C1 DE 3227544 C1 DE3227544 C1 DE 3227544C1 DE 19823227544 DE19823227544 DE 19823227544 DE 3227544 A DE3227544 A DE 3227544A DE 3227544 C1 DE3227544 C1 DE 3227544C1
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Manfred Dipl.-Phys.Dr. 8899 Aresing Held
Peter Dipl.-Phys. 8899 Brunnen Nikowitsch
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

In order to determine the temporal and/or spatial variation of a shock-wave or detonation front at an explosive charge by means of a high-speed camera, at least one hose or tube which is filled with a neutral gas and is lit up at the location of the shock-wave or detonation front, respectively, is mounted on the circumference of the charge. The temporal course of the lighting up is recorded by the high-speed camera and can be evaluated directly with the aid of the recordings.

Description

Dieses reelle Zwischenbild wird seinerseits über ein in der Kamera befindliches Objektiv über den Drehspiegel auf die Filmebene abgebildet. Für die Aufzeichnung in mehreren Ebenen wird die Streakblende herausgenommen. Aufgrund der hohen Schreibgeschwindigkeit, insbesondere von Drehspiegelkameras, wird der Detonationsvorgang zeitlich gedehnt aufgezeichnet, wobei die Detonation und die Schreibvorrichtung gleichsinnig oder entgegengesetzt laufen können. Die Abstände der durch die Schlauchringe definierten Meßebenen entsprechen einmal den Ruheabständen des statischen Bildes auf dem Film und den »dynamischen« Abständen, wobei die dynamischen Abstände das Produkt aus den Laufzeiten der Detonation zwischen den Meßebenen und der Schreibgeschwindigkeit sind. Die Abstände vergrößern sich gegenüber der Ruheaufnahme, wenn Ruheabstand und dynamischer Abstand sich dadurch addieren, daß die Schreibrichtung und die Detonationsrichtung identisch sind; sie verringern sich bei entgegengesetzter Schreib- und Detonationsrichtung.This real intermediate image is in turn represented by an in the camera Lens located on the film plane via the rotating mirror. For the Recording in the streak panel is removed from several levels. Due to the high writing speed, especially of rotating mirror cameras, the detonation process is recorded extended over time, with the detonation and the writing device can run in the same direction or in the opposite direction. the The distances between the measuring planes defined by the hose rings correspond to the The idle distances of the static image on the film and the "dynamic" distances, where the dynamic distances are the product of the detonation times between the measuring levels and the writing speed. The gaps are increasing compared to the rest recording, if the rest distance and the dynamic distance differ as a result add that the writing direction and the detonation direction are identical; she decrease with opposite writing and detonation directions.

Durch entsprechend angebrachte Spiegel können auch die Seiten und die Rückseite einer Ladung gleichzeitig mit der Vorderseite beobachtet werden, so daß man bei z. B. zylindrischen Ladungen eine Gesamtinformation der Stoßwellen- bzw. Detonationsfront am Umfang erhält. With appropriately attached mirrors, the sides and the back of a charge can be observed at the same time as the front, so that at z. B. Cylindrical charges a total information of the shock wave or detonation front on the circumference.

Die Einrichtung kann bei allen Arten von explosiven Ladungen angewendet werden, ohne daß hierdurch die Ladung bezüglich ihrer Wirkung beeinflußt oder gar abgeändert werden muß. The device can be used with all types of explosive charges without affecting or even affecting the effect of the charge modified must become.

Aufgrund der so erstellten Streak-Aufzeichnungen kann praktisch sofort der zeitliche und örtliche Verlauf der Detonationsfront überprüft werden, wobei die Auswertegenauigkeit durch die Bestimmung der Lage der Schläuche am Original bzw. auf einer Ruheaufnahme, sowie durch die am Original bzw. auf einer Ruheaufnahme, sowie durch die Auswertegenauigkeit des jeweils zugeordneten Lichtblitzes auf der Streak-Aufzeichnung gegeben ist. Bei den heutigen Drehspiegelkameras mit Schreibgeschwindigkeiten von ca. Due to the streak recordings created in this way, it can be practically immediately the temporal and spatial course of the detonation front can be checked, with the evaluation accuracy by determining the position of the hoses on the original or on a rest recording, as well as by the on the original or on a rest recording, as well as the evaluation accuracy of the respectively assigned flash of light on the Streak record is given. With today's rotating mirror cameras with writing speeds from approx.

10 mm pro llsec erreicht die zeitliche Auflösegenauigkeit Bereiche von 10 Nanosekunden.The temporal resolution accuracy reaches 10 mm per llsec of 10 nanoseconds.

Da mit der erfindungsgemäßen Einrichtung die Detonationsfront auch durch die Ladungshülle hindurch bestimmbar ist, kann auf sonst übliche Bohrungen für lonisations- oder Drucksonden verzichtet werden. Das in der Regel unerwünschte Leuchten der Luftstoßwellen bzw. Schwaden der explodierenden Ladung kann z. B. Since with the device according to the invention, the detonation front too is determinable through the cargo envelope, can on otherwise usual holes for ionization or pressure probes can be dispensed with. That is usually undesirable Luminous air shock waves or swaths of the exploding charge can z. B.

dadurch vermindert werden, daß die Ladung in einer Atmosphäre mit kohlenstoffhaltigem Gas, wie z. B.can be reduced by having the charge in an atmosphere carbonaceous gas, such as. B.

Propan o. ä., gesprengt wird. Des weiteren könnte die Ladung auch in einem Wasserbad mit durchsichtigen Fenstern gesprengt werden, wodurch sowohl das Luftstoßwellenleuchten wie auch das Leuchten der Schwaden erheblich vermindert wird.Propane or the like, is blown up. Furthermore, the load could also to be blown up in a water bath with clear windows, eliminating both the air shock wave glow as well as the glow of the plumes is considerably reduced will.

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Claims (6)

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Bestimmung des zeitlichen und/oder örtlichen Verlaufs einer Stoßwellen- bzw. Claims: 1. Device for determining the time and / or local course of a shock wave resp. Detonationsfront an einer explosiven Ladung mittels einer Hochgeschwindigkeitskamera, d a durch gekennzeichnet, daß am Umfang der Ladung oder eines die Ladung umgebenden Gehäues mindestens ein Schlauch oder Rohr (5.1-5.9) angeordnet ist, welcher bzw. welches mit Edelgas (6) gefüllt ist und jeweils am Ort der Stoßwellen- bzw. Detonationsfront aufleuchtet, und daß der zeitliche Ablauf des Aufleuchtens von der Hochgeschwindigkeitskamera erfaßbar ist. Detonation front on an explosive charge using a high-speed camera, d a characterized in that on the circumference of the charge or one surrounding the charge Housing at least one hose or pipe (5.1-5.9) is arranged, which resp. which is filled with noble gas (6) and in each case at the location of the shock wave or detonation front lights up, and that the timing of the lighting up of the high-speed camera is detectable. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schläuche oder Rohre (5.1-5.9) parallel zur Ebene der Stoßwellen- bzw. 2. Device according to claim 1, characterized in that several Hoses or pipes (5.1-5.9) parallel to the plane of the shock wave resp. Detonationsfront sowie in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind. Detonation front and arranged at predetermined distances from one another are. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schlauch oder Rohr schraubenförmig oder spiralig um die Ladung angeordnet ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that at least a hose or pipe is arranged helically or spirally around the cargo. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche oder Rohre (5.1-5.9) einen Innendurchmesser von 0,1-1,0 mm aufweisen. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the hoses or pipes (5.1-5.9) have an inner diameter of 0.1-1.0 mm. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche oder Rohre (5.1-5.9) aus transparentem Material bestehen. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the hoses or pipes (5.1-5.9) are made of transparent material. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung in einer Atmosphäre aus kohlenstoffhaltigem Gas oder in einem Wasserbad angeordnet ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the charge in an atmosphere of carbonaceous gas or in a water bath is arranged. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des zeitlichen und/oder örtlichen Verlaufs einer Stoßwellen- bzw. Detonationsfront an einer explosiven Ladung mittels einer Hochgeschwindigkeitskamera. The invention relates to a device for determining the time and / or the local course of a shock wave or detonation front on an explosive one Charge using a high-speed camera. Die bisher bekannten Einrichtungen nach dem sogenannten Streak-Aufzeichnungsverfahren ermöglichen entweder die Messung der Geschwindigkeit oder die Ankunft einer Stoß- oder Detonationswelle an einer vorgegebenen Ebene, z. B. die Stirnfläche der Ladung, sowie deren Profil in dieser Ebene (siehe z. B. »Physik in unserer Zeit«, Verlag Chemie, GmbH, 12. Jahrg., 1981, Nur.1,5 13-21). The previously known devices based on the so-called streak recording method allow either the measurement of the speed or the arrival of a shock or detonation wave at a given plane, e.g. B. the front surface of the cargo, as well as their profile at this level (see, for example, »Physics in Our Time«, Verlag Chemie, GmbH, 12th year, 1981, only 1.5 13-21). Mit den bekannten Einrichtungen ist es jedoch nicht möglich, die Detonationsgeschwindigkeit an der Oberfläche in mehreren Ebenen oder das Profil der Stoßwellen- bzw. Detonationsfront an der Oberfläche der Ladung zu erfassen, ohne daß ein Eingriff in diese Ladung vorgenommen wird. Will man beispielsweise die Einhaltung eines gewünschten Profils der Detonationsfront in einer Ebene überprüfen, so muß die Sprengladung an der gewünschten Meßebene abgeschnitten und dort die Messung mit den bekannten Methoden vorgenommen werden. Ein derartiger Eingriff beeinflußt natürlich die Gesamtfunktion der Ladung, so daß die Meßergebnisse dadurch verfälscht werden. With the known devices, however, it is not possible that Detonation speed on the surface in several planes or the profile to detect the shock wave or detonation front on the surface of the cargo, without interfering with this charge. If you want, for example check compliance with a desired profile of the detonation front in one plane, so the explosive charge must be cut off at the desired measuring plane and the measurement there can be made using known methods. Such an intervention affects of course the overall function of the charge, so that this falsifies the measurement results will. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Bestimmung des zeitlichen und/oder örtlichen Verlaufs einer Stoßwellen- bzw. Detonationsfront zu schaffen, welche mit einer einzigen Ladung auskommt, ohne daß an dieser Veränderungen vorgenommen werden müssen. It is therefore the object of the invention to provide a device for determining the temporal and / or spatial course of a shock wave or detonation front to create which gets by with a single charge without any changes to it must be made. Diese Aufgabe wird durch eine nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildete Einrichtung gelöst. This task is carried out by one according to the distinguishing features of claim 1 trained device solved. Die Erfindung macht sich die bekannte Eigenschaft von Edelgasen, insbesondere Argon zunutze, welche durch Stoßwellen zu einem hellen, kurzzeitigen Aufleuchten angeregt werden. Die um die Ladung angeordneten Schläuche oder Rohre wirken daher wie Blitzlampen, die beim jeweiligen Erreichen der Stoßwellen bzw. Detonationsfront besonders hell aufblitzen. Bei Versuchen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hat sich überraschenderweise gezeigt, daß trotz Weglassen der Streakblende der Streak-Kamera auf den Filmaufzeichnungen deutlich das Leuchten der Stoßwellen-bzw. Detonationsfront an der Oberfläche der Ladung zu erkennen ist. Normalerweise würde der Fachmann erwarten, daß durch die offene Streakblende der gesamte Vorgang mehrfach überzeichnet wird und damit nicht mehr interpretierbar ist. Die mit Edelgas gefüllten Schläuche oder Rohre liefern jedoch ein derart helles Leuchten, welches um ein Vielfaches heller ist als das Stoßwellenleuchten der umgebenden Luft oder das Leuchten der expandierenden Schwaden, so daß ein klares Abbild der jeweiligen Stoßwellen- bzw. Detonationsfront erkennbar wird. Es ist dabei auch gleichgültig, ob die Sprengladung mit einer Hülle aus Metall oder Kunststoff versehen ist oder nicht. The invention makes use of the well-known property of noble gases, in particular argon uses, which by shock waves to a bright, short-term Lighting up are stimulated. The hoses or pipes arranged around the cargo therefore act like flashlights, which are activated when the shock waves or Flash the detonation front particularly brightly. In experiments with the invention Facility has surprisingly been shown that despite the omission of the streak screen the streak camera on the film recordings clearly the glow of the shock waves respectively. Detonation front can be seen on the surface of the charge. Usually would the person skilled in the art would expect the entire process to be repeated several times due to the open streak screen is oversubscribed and can therefore no longer be interpreted. The ones filled with noble gas Hoses or pipes, however, provide such a bright glow, which is many times over is brighter than the shock wave glow of the surrounding air or the glow of the expanding plumes, so that a clear image of the respective shock wave resp. Detonation front is recognizable. It is also irrelevant whether the explosive charge is or is not provided with a sheath made of metal or plastic. Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Figur teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. The invention is intended in the following with reference to one in the figure schematically illustrated embodiment are explained. Die Figur zeigt eine in einem zylindrischen Gehäuse 1 befindliche Hohlladung, welche im wesentlichen einen Sprengstoff 2, einen Zünder 4 und eine Auskleidung 3 aufweist. Zur Bestimmung der Stoßwellen- bzw. The figure shows one located in a cylindrical housing 1 Hollow charge, which is essentially an explosive 2, a detonator 4 and a Has lining 3. To determine the shock wave resp. Detonationsgeschwindigkeit, sowie insbesondere zur Überprüfung des Verlaufs der Stoßwellen- bzw.Detonation speed, and especially to check the The course of the shock wave resp. Detonationsfront sind um das Gehäuse 1 eine Vielzahl von ringförmigen Schläuchen 5.1 bis 5.9 koaxial und in definierten Abständen voneinander angeordnet. Die Schläuche bestehen aus transparentem Kunststoff, z. B.Detonation fronts are around the housing 1 a plurality of ring-shaped Hoses 5.1 to 5.9 arranged coaxially and at defined distances from one another. The hoses are made of transparent plastic, e.g. B. PVC, und weisen einen Innendurchmesser von ca.PVC, and have an inner diameter of approx. 0,5mm auf. Die Schlauchringe werden aus einem Endlosmaterial hergestellt und werden vor dem Verkleben mit einem Edelgas gespült. Im allgemeinen genügt dabei technisches Argon, welches eine hinreichend große Helligkeit Helligkeit bei der Anregung mit Stoßwellen liefert.0.5mm. The hose rings are made from an endless material and are flushed with an inert gas before gluing. In general, this is sufficient technical argon, which has a sufficiently high brightness Provides excitation with shock waves. Die exakte Anordnung der Schlauchringe am Umfang der Ladung ergibt im Anschluß an die Aufzeichnung eine einfache Auswertung. Bei nichtexakter Anbringung muß für die Auswertung eine exakte Korrelation zwischen der Ruheaufnahme (geometrischer Ort jedes Schlauchringes) und der Streak-Aufnahme gewährleistet sein. The exact arrangement of the hose rings on the circumference of the load results a simple evaluation after the recording. In case of inexact attachment For the evaluation, an exact correlation between the rest recording (geometrical Location of each hose ring) and the streak take-up must be guaranteed. Die so präparierte Ladung wird nun in bekannter und nicht weiter dargestellter Weise über ein Objektiv und einen Drehspiegel der Streak-Kamera auf die Filmebene abgebildet. Im allgemeinen erfolgt bei Streak-Kameras eine erste Abbildung auf die Eingangsblende (Streakblende oder Schlitzblende und Streak-Spalt) der Kamera, wobei dort ein reelles Zwischenbild entsteht. The cargo prepared in this way is now known and not further The way shown on a lens and a rotating mirror of the streak camera the film plane mapped. In general, a first image is made with streak cameras on the entrance screen (streak screen or slit screen and streak gap) of the camera, whereby a real intermediate image arises there.
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