RU2553597C2 - Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out - Google Patents
Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553597C2 RU2553597C2 RU2013146576/11A RU2013146576A RU2553597C2 RU 2553597 C2 RU2553597 C2 RU 2553597C2 RU 2013146576/11 A RU2013146576/11 A RU 2013146576/11A RU 2013146576 A RU2013146576 A RU 2013146576A RU 2553597 C2 RU2553597 C2 RU 2553597C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- burning
- ignition
- explosive filling
- combustion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике испытаний горючих материалов, а именно к способам и устройствам для измерения скорости горения образцов твердых энергетических материалов, горящих параллельными слоями. Такие энергетические материалы являются основой взрывчатого наполнения боеприпасов типа артиллерийских снарядов. Эти боеприпасы содержат внутри металлического корпуса взрывчатое наполнение, напримергексоген, октоген или их смеси, в том числе с различными добавками в виде порошка алюминия или тротила. Вследствие большого количества снятых с вооружения боеприпасов необходимы новые высокопроизводительные и безопасные способы осуществления их утилизации.The invention relates to techniques for testing combustible materials, and in particular to methods and devices for measuring the burning rate of samples of solid energy materials burning in parallel layers. Such energy materials are the basis of explosive filling of ammunition such as artillery shells. These munitions contain explosive contents inside a metal case, for example hexogen, octogen or mixtures thereof, including with various additives in the form of aluminum or TNT powder. Due to the large number of ammunition withdrawn from service, new high-performance and safe ways of disposing of it are necessary.
Ранее предложен способ массовой утилизации боеприпасов, который удовлетворяет требованиям к высокопроизводительным процессам, в том числе по ускоренному выжиганию взрывчатого наполнения из вертикально установленного открытым очком вниз корпуса боеприпаса под воздействием поступающей внутрь полости корпуса гранулярной струи из нагретых частиц сыпучего твердого теплоносителя (патент RU 2485437 от 20.06.2013. «Способ расснаряжения боеприпасов» по заявке 2012104181 от 07.02.2012).Previously, a method for the mass disposal of ammunition has been proposed, which satisfies the requirements for high-performance processes, including the accelerated burning of explosive filling from an ammunition casing vertically mounted with an open point downwards under the influence of a granular stream of heated particles of a solid solid coolant entering the cavity of the casing (patent RU 2485437 dated 20.06 .2013. "Method of stockpiling ammunition" on the application 2012104181 from 02/07/2012).
Вследствие большого числа рецептур взрывчатого наполнения, сложившегося в технологии боеприпасов, определение режимов воспламенения и горения этих продуктов требует проведения предварительных исследований на образцах из конкретных рецептур в условиях натекания на обращенную вниз поверхность горения восходящей гранулярной струи из нагретых частиц твердого теплоносителя.Due to the large number of explosive filling formulations that have developed in the technology of ammunition, the determination of the ignition and combustion modes of these products requires preliminary studies on samples from specific recipes under the conditions of leakage of an ascending granular jet of heated particles of a solid coolant to the downward burning surface.
Известны установки и способы для определения скорости горения самогорящих твердых составов типа твердых ракетных топлив и взрывчатых веществ в свободном и нагруженном состоянии путем регистрации положения поверхности горения с помощью перегорающих проводников, киносъемки, светорегистраторов [1]. Горение составов во многом зависит от условий, при которых проводятся испытания. Условия испытаний, по возможности, должны воспроизводить обстановку реальной эксплуатации составов, например, по температуре, давлению, уровню деформаций [2].Known installations and methods for determining the burning rate of self-burning solid compositions such as solid rocket fuels and explosives in a free and loaded state by registering the position of the combustion surface using firing conductors, filming, light recorders [1]. Combustion of compounds largely depends on the conditions under which the tests are carried out. The test conditions, if possible, should reproduce the situation of the actual operation of the compositions, for example, in temperature, pressure, level of deformation [2].
Известны также теоретические и экспериментальные исследования зажигания конденсированных реакционноспособных веществ частицами нагретых твердых теплоносителей, находящимися в начальный момент времени на верхней поверхности этих веществ (Буркина Р.С., Микова Е.А. Высокотемпературное зажигание реакционноспособного вещества горячей инертной частицей с конечным запасом тепла // Физика горения и взрыва, 2009, т. 45, №2, с. 40-47).Theoretical and experimental studies of the ignition of condensed reactive substances by particles of heated solid heat carriers that are located at the initial time on the upper surface of these substances (Burkina R.S., Mikova E.A., High-temperature ignition of a reactive substance with a hot inert particle with a finite heat reserve are also known. Combustion and Explosion Physics, 2009, vol. 45, No. 2, pp. 40-47).
Общим недостатком известных способов является ограниченность условий проведения измерений схемами с применением потока запыленных продуктов сгорания пиротехнических составов (форса пламени) в горизонтальном канале заряда энергетического материала при определении времени задержки воспламенения или с натеканием потока таких продуктов отдельно или в сочетании с внешним потоком теплового излучения на вертикальную или нижерасположенную поверхность горения. Механизмы зажигания не выявляются, а постулируются требованиями к массе пиротехнического состава и объему герметичной камеры. Механизм горения считается известным.A common disadvantage of the known methods is the limited measurement conditions by circuits using a stream of dusty combustion products of pyrotechnic compositions (flame force) in the horizontal channel of the charge of the energy material when determining the ignition delay time or when the stream of such products flows separately or in combination with an external stream of thermal radiation on a vertical or lower burning surface. Ignition mechanisms are not detected, but are postulated by the requirements for the mass of the pyrotechnic composition and the volume of the sealed chamber. The combustion mechanism is considered known.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятым за прототип является способ, реализованный в устройстве [3] измерения скорости горения полимерного композиционого материала с открытой торцевой поверхностью образца. В соответствии со способом, готовятбронированный по боковой и задней торцевой поверхности образец с серией датчиков движения фронта горения, распределенных по толщине образца вдоль его оси, подготовленный образец закрепляют горизонтально в герметичной камере сгорания большого объема, воспламеняют образец с открытой торцевой поверхности с помощью электрозапала и определяют скорость горения путем измерения времени прохождения фронтом горения участков длины образца с помощью последовательного срабатывания датчиков движения фронта горения образца, например, в виде светопровода с точечными источниками монохроматического излучения.Closest to the claimed technical solution and adopted as a prototype is the method implemented in the device [3] for measuring the burning rate of a polymer composite material with an open end surface of the sample. In accordance with the method, a sample is prepared that is armored along the side and rear end surfaces with a series of combustion front motion sensors distributed along the thickness of the sample along its axis, the prepared sample is fixed horizontally in a large volume sealed combustion chamber, the sample is ignited from the open end surface using an electric valve and determined burning rate by measuring the time that the front burns through sections of the sample length using sequential triggering of front motion sensors r the sample, for example, in the form of a light guide with point sources of monochromatic radiation.
Недостатком известного технического решения является функциональная ограниченность определением только одной зависимости скорости горения от давления. Зависимости скорости горения от других внешних условий - внешнего теплового потока на поверхность горения, потока эродирующих частиц на поверхность горения, гравитации (ориентации поверхности горения) не могут быть выявлены с помощью этого способа.A disadvantage of the known technical solution is the functional limitation of determining only one dependence of the burning rate on pressure. The dependences of the burning rate on other external conditions — the external heat flux to the combustion surface, the flow of eroding particles to the combustion surface, and gravity (orientation of the combustion surface) cannot be detected using this method.
Решаемой технической задачей является способ определения режимов воспламенения и скоростей горения образцов материалов взрывчатого наполнения при атмосферном давлении в условиях воздействия на обращенную вниз торцевую поверхность горения натекающей гранулярной струи из твердого сыпучего теплоносителя, нагретого до температуры выше температуры воспламенения материала взрывчатого наполнения.The technical problem to be solved is a method for determining the ignition regimes and burning rates of samples of materials of explosive filling at atmospheric pressure under conditions of exposure to the downward facing end surface of the combustion of a leaking granular jet of solid bulk coolant heated to a temperature above the ignition temperature of the explosive filling material.
Решение поставленной технической задачи заключается в том, что в способе определения режимов воспламенения и горения, включающем подготовку бронированного по боковой и задней торцевой поверхностям образца взрывчатого наполнения с датчиками положения фронта горения по толщине образца, закрепление подготовленного образца горизонтально в камере сгорания, воспламенение в момент контакта сыпучего твердого теплоносителя, нагретого до температуры выше температуры воспламенения материала взрывчатого наполнения, с поверхностьюгорения и регистрацию сигналов от датчиков положения фронта горения во времени, скрепляют по задним торцам подготовленный образец взрывчатого наполнения и внешнюю направляющую гильзу, длина которой больше толщины образца взрывчатого наполнения, закрепляют образец с обращенной вниз торцевой поверхностью горения в открытой защитной камере, готовят в генераторе импульсных струй дозу твердого сыпучего теплоносителя, нагретого до температуры выше температуры воспламенения материала взрывчатого наполнения, метают дозу в виде импульсной плотной струи сыпучего твердого теплоносителя вертикально вверх с натеканием на поверхность горения, регистрируют время от момента контакта теплоносителя до вспышки на поверхности горения и время от датчиков положения фронта горения по толщине образца.The solution of the technical problem lies in the fact that in the method of determining the ignition and combustion modes, including the preparation of an explosive filling sample armored along the side and rear end surfaces with sensors of the combustion front position along the thickness of the sample, fixing the prepared sample horizontally in the combustion chamber, ignition at the moment of contact bulk solid heat carrier heated to a temperature above the ignition temperature of the explosive filling material, with a combustion surface and registration of signals from the sensors of the position of the combustion front in time, fasten the prepared sample of explosive filling and an external guide sleeve, the length of which is greater than the thickness of the sample of explosive filling, fasten the sample with the combustion end face down in an open protective chamber, and prepare a dose in the pulse generator solid bulk coolant heated to a temperature above the ignition temperature of the explosive filling material, dose is thrown in the form of a dense pulsed Rui particulate solid heat carrier vertically upwards from the inflow to the combustion surface, record the time from the contact of coolant to flash on the surface of the combustion time and the combustion front from the sensors on the sample thickness position.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительными признаками предложения являются те, в соответствии с которыми:A comparative analysis of the essential features of the prototype and the proposed method shows that the distinguishing features of the proposal are those in accordance with which:
- скрепляют по задним торцам подготовленный образец взрывчатого наполнения и внешнюю направляющую гильзу, длина которой больше толщины образца взрывчатого наполнения;- fasten the prepared sample of explosive filling and the outer guide sleeve, the length of which is greater than the thickness of the sample of explosive filling, at the rear ends;
- закрепляют заключенный в направляющую гильзу подготовленный образец взрывчатого наполнения с обращенной вниз поверхностью горения в открытой защитной камере;- fasten the prepared sample of explosive filling enclosed in the guide sleeve with the combustion surface facing down in an open protective chamber;
- готовят в генераторе импульсных струй дозу сыпучего твердого теплоносителя, нагретого до температуры выше температуры воспламенения материала взрывчатого наполнения;- prepare in a pulse generator a dose of free flowing solid heat carrier heated to a temperature above the ignition temperature of the explosive filling material;
- измеряют температуру сыпучего твердого теплоносителя встроенным в фиксатор генератора импульсных струй датчиком температуры;- measure the temperature of the bulk solid coolant built-in temperature sensor built into the clamp of the pulse generator;
- метают дозу в виде импульсной плотной струи нагретого сыпучего твердого теплоносителя вертикально вверх с натеканием на поверхность горения;- регистрируют время от момента контакта сыпучего твердого теплоносителя с поверхностью горения до вспышки на поверхности горения.- throw the dose in the form of a pulsed dense jet of heated loose solid coolant vertically upward with leakage onto the combustion surface; - record the time from the moment of contact of the loose solid coolant with the combustion surface to the flash on the combustion surface.
Сущность настоящего предложения будет более понятна из рассмотрения фигур чертежа, где:The essence of this proposal will be more clear from a consideration of the figures of the drawing, where:
фиг. 1 представляет схему устройства для реализации способа определения режимов зажигания и горения взрывчатого наполнения боеприпасов при утилизации выжиганием, и следующего описания исполнения изобретения;FIG. 1 is a diagram of an apparatus for implementing a method for determining ignition and combustion modes of explosive filling of ammunition during disposal by burning, and the following description of an embodiment of the invention;
фиг. 2 представляет схему создания импульса плотной струи нагретого сыпучего твердого теплоносителя в генераторе.FIG. 2 is a diagram of generating a pulse of a dense jet of a heated free flowing solid coolant in a generator.
Как показано на фиг. 1, предпочтительное устройство для реализации способа определения режимов зажигания и скорости горения содержит бронированный по одной торцевой и боковой поверхностям образец материала взрывчатого наполнения 1, заключенный в направляющую гильзу 2, длина которой больше толщины образца 1. Ниже свободной поверхности образца на расстоянии Н по его оси расположено выходное отверстие генератора импульсных струй 3, из которого при работе происходит метание импульсных плотных струй 4 нагретого сыпучего твердого теплоносителя. В струйном генераторе готовят дозы нагретого сыпучего твердого теплоносителя для последующего метания из выходного отверстия. В подготовленный образец 1 материала взрывчатого наполнения по оси заделан блок датчиков 5 измерения положения фронта горения по толщине образца. Вся сборка помещена в открытой защитной камере 6. Для оптического наблюдения за поверхностью горения и регистрации момента воспламенения в виде вспышки в защитной камере установлен видеорегистратор 7. Нижняя кромка направляющей гильзы 2 помещена в кольцевой поддон 8 для сбора стекающего по стенке гильзы сыпучего твердого теплоносителя.As shown in FIG. 1, the preferred device for implementing the method for determining ignition modes and the burning rate contains an explosive filling sample 1 armored on one end and side surfaces, enclosed in a guide sleeve 2, the length of which is greater than the thickness of the sample 1. Below the free surface of the sample at a distance H along its axis the outlet of the pulse jet generator 3 is located, from which during operation the throwing of the pulse dense jets 4 of the heated bulk solid heat carrier occurs. In a jet generator, doses of heated free-flowing solid heat carrier are prepared for subsequent throwing from the outlet. A block of sensors 5 for measuring the position of the combustion front along the thickness of the sample is embedded in the prepared sample 1 of explosive filling material along the axis. The entire assembly is placed in an open protective chamber 6. For optical monitoring of the combustion surface and recording the ignition moment in the form of a flash, a video recorder is installed in the protective chamber 7. The lower edge of the guide sleeve 2 is placed in an annular tray 8 to collect loose solid coolant flowing down the wall of the sleeve.
При реализации способа проводят подготовку образца 1, которая заключается в том, что бронируют одну торцевую и боковую поверхности образца затвердевающим составом, препятствующим распространению пламени по этим поверхностям. По оси образца 1 вровень с открытой поверхностью образца закрепляют блок датчиков измерения положения фронта горения по толщине образца, например, в виде сублимирующегося стержня с серией термопар, или в виде светопровода с серией точечных источников монохроматического излучения по толщине образца.When implementing the method, the preparation of sample 1 is carried out, which consists in the fact that they book one end and side surfaces of the sample with a hardening composition that impedes the spread of flame over these surfaces. A block of sensors measuring the position of the combustion front along the thickness of the sample is fixed along the axis of sample 1 flush with the open surface of the sample, for example, in the form of a sublimation rod with a series of thermocouples, or in the form of a light guide with a series of point sources of monochromatic radiation along the thickness of the sample.
Подготовленный образец материала взрывчатого наполнения помещают в направляющую гильзу 2, длина которого больше толщины бронированного образца 1, и скрепляют с образцом на уровне бронированного торца. Сборку «подготовленный образец - направляющая гильза» закрепляют в защитной камере 6 с обращенной вниз открытой поверхностью подготовленного образца 1 и по оси выходного отверстия генератора импульсных струй 3. Генератор импульсных струй предназначен для метания доз заданных количеств нагретого сыпучего твердого теплоносителя в виде импульсных гранулярных плотных струй с заданными начальными скоростями, например, 1-10 м/с, в сторону открытой поверхности подготовленного образца. Длина L импульсной плотной струи определяется объемом дозы и диаметром выходного отверстия генератора d. Дозу сыпучего твердого теплоносителя нагревают выше температуры воспламенения или температуры поверхности горения энергетического материала с учетом снижения температуры при заправке его в генератор. По команде с пульта управления (не показан), при достижении необходимой для воспламенения энергетического материала температуры, например 400-500°С, из генератора импульсных струй метают вверх импульсную гранулярную струю сыпучего твердого теплоносителя с порозностью упаковки частиц на уровне 0,4. Скорость полета гранулярной струи задают по калибровочным фиксаторам 9 начального поджатия пружины генератора импульсных струй, в которые встроены датчики температуры, и контролируют по видеозаписи.The prepared sample of explosive filling material is placed in a guide sleeve 2, the length of which is greater than the thickness of the armored sample 1, and fastened to the sample at the level of the armored end. The assembly "prepared sample - guide sleeve" is fixed in the protective chamber 6 with the open surface of the prepared sample 1 facing down and along the axis of the outlet of the pulse jet generator 3. The pulse jet generator is designed to throw doses of predetermined quantities of heated granular solid coolant in the form of pulsed granular dense jets with predetermined initial velocities, for example, 1-10 m / s, towards the open surface of the prepared sample. The length L of a pulsed dense jet is determined by the dose volume and the diameter of the generator outlet d. The dose of bulk solid heat carrier is heated above the ignition temperature or the temperature of the combustion surface of the energy material, taking into account the temperature drop when filling it into the generator. On command from a control panel (not shown), when the temperature necessary for igniting the energy material, for example, 400-500 ° C, is reached, an impulse granular stream of granular solid heat carrier with a particle packing porosity of 0.4 is thrown up from the pulse jet generator. The flight speed of the granular jet is set according to the
Гранулярная струя летит в виде компактного образования длиной L и диаметром d до открытой поверхности образца и при ударе об нее образует несколько зон растекания в зависимости от свойств материала образца: зону кратеров от заглубляющихся частиц, зону прорезания от радиально движущихся частиц и зону частиц, скользящих по поверхности до периферии образца, где частицы при столкновении со стенкой направляющей гильзы разворачиваются и стекают вниз в виде пристеночного слоя. Угловое расширение компактного образования тяжелых частиц в полете составляет 0,75-1,5° по экспериментам с разлетом дроби. На формы коллективного взаимодействия компактного образования частиц с поверхностью оказывают влияние массовая плотность тока струи, счетная плотность тока, т.е. частота ударов частиц по единице поверхности, отношение диаметров поверхности образца и струи (Cheng X. et al. Collective behavior in granular jet: Emergence of a liquid with zero surface tension. Phys. Rev. Lett, 2007, Vol. 99, №18, 188001).The granular jet flies in the form of a compact formation with a length L and diameter d to the open surface of the sample and, upon impact, it forms several spreading zones depending on the properties of the sample material: the zone of craters from deepening particles, the cutting zone from radially moving particles and the zone of particles sliding along surface to the periphery of the sample, where particles in a collision with the wall of the guide sleeve turn around and flow down in the form of a wall layer. The angular expansion of the compact formation of heavy particles in flight is 0.75-1.5 ° in experiments with the expansion of the fraction. The forms of collective interaction of the compact formation of particles with the surface are influenced by the mass current density of the jet, the countable current density, i.e. the frequency of particle impacts per unit surface, the ratio of the diameters of the surface of the sample and the jet (Cheng X. et al. Collective behavior in granular jet: Emergence of a liquid with zero surface tension. Phys. Rev. Lett, 2007, Vol. 99, No. 18, 188001).
Как показано на фиг. 2, в генераторе импульсных струй размещается патрон 10 с дозой нагретого сыпучего твердого теплоносителя в направляющий цилиндр 11 путем предварительного извлечения заглушки 12 с пружиной 13. Расположение патрона 10 с дозой нагретого сыпучего твердого теплоносителя в направляющем цилиндре ограничено фиксатором 9 со встроенным датчиком температуры, например термопары. Нагружение пружины 13 происходит при закручивании заглушки 12. Применение нескольких фиксаторов позволяет задать требуемую начальную скорость теплоносителя d в диапазоне 1-10 м/с. При достижении установленной температуры срабатывает фиксатор 9 и патрон с дозой сыпучего твердого теплоносителя движется до фиксации ограничителем 14.As shown in FIG. 2, a
Направляющая гильза предназначена для ограничения разброса нагретого сыпучего твердого теплоносителя и сбора его после испытания. Открытая защитная камера 6 является средством техники безопасности при обращении с высоконагретыми материалами и взрывчатыми веществами.The guide sleeve is designed to limit the dispersion of the heated bulk solid coolant and collect it after the test. The open protective chamber 6 is a safety measure when handling highly heated materials and explosives.
Открытая защитная камера имеет свободный выход на кольцевой поддон 8 из негорючего материала со слоем песка для предотвращения вылета раскаленных частиц за пределы защитной камеры.The open protective chamber has free access to the annular tray 8 of non-combustible material with a layer of sand to prevent the release of hot particles outside the protective chamber.
Собранный в кольцевой поддон 8 отработавший сыпучий твердый теплоноситель анализируют на содержание углерода и углеводородов. Затем подвергают очистке и проверяют на пригодность к следующему испытанию. При необходимости отсеивают разрушенные зерна.The spent loose solid heat carrier collected in the annular tray 8 is analyzed for carbon and hydrocarbon content. It is then cleaned and tested for suitability for the next test. If necessary, the destroyed grains are screened out.
Результатом работы является определение времени задержки воспламенения и скорости горения взрывчатого наполнения в зависимости от конструктивных и режимных параметров испытаний: расстояния Н(м) между генератором импульсных струй и поверхностью горения; скорости движения гранулярной струи V(m/c); массовой плотности тока гранулярной струи Gm (кг/м2с); счетной плотности тока гранулярной струи Gf (1/м2с); длины импульсной гранулярной струи L(м); начальной температуры гранулярной струи Tc(°C); отношения диаметра струи d к диаметру образца Do; диаметра dp и плотности частиц ρp, а также от теплофизических свойств материала взрывчатого наполнения.The result of the work is the determination of the ignition delay time and the burning rate of explosive filling depending on the design and operational parameters of the tests: the distance N (m) between the pulse jet generator and the combustion surface; granular jet velocity V (m / s); granular jet mass current density G m (kg / m 2 s); the counted current density of the granular jet G f (1 / m 2 s); the length of the pulsed granular jet L (m); the initial temperature of the granular jet T c (° C); the ratio of the diameter of the jet d to the diameter of the sample D o ; diameter d p and particle density ρ p , as well as from the thermophysical properties of the explosive filling material.
Время задержки воспламенения tи определяют по времени появления сигнала вспышки от момента подачи команды на метание дозы гранулярной струи tв с вычетом времени пролета гранулярной струей расстояния Н от генератора импульсных струй до поверхности горения со скоростью V, т.е. tи=tв-H/V. Расстояние Н, скорость V, температура нагрева сыпучего твердого теплоносителя Тг, размер частиц теплоносителя dp являются режимными параметрами установки выжигания боеприпасов и используются при проектировании или настройке установки для работы с данным видом взрывчатого наполнения.The ignition delay time is t and is determined by the time the flash signal appears from the moment the command was issued to throw the dose of the granular jet t in minus the time the granular jet travels the distance H from the pulse jet generator to the combustion surface at a speed V, i.e. t and = t in -H / V. The distance H, speed V, the heating temperature of the bulk solid coolant T g , the particle size of the coolant d p are the operational parameters of the munition burning facility and are used in the design or setup of the facility for working with this type of explosive filling.
По аналогии с воспламенением лазерным импульсом, запас энергии для зажигания (флюэнс), подведенной к поверхности горения от внешнего источника, в виде дотируемого теплосодержания гранулярной струи за время контакта, выражаетсяBy analogy with laser pulse ignition, the energy reserve for ignition (fluence) supplied to the combustion surface from an external source, in the form of a subsidized heat content of the granular jet during the contact time, is expressed
где Gm=m/Fc - массовая плотность тока гранул в струе, г/см2с;where G m = m / F c is the mass current density of the granules in the stream, g / cm 2 s;
m=Fcρp(l-ε)v - массовый секундный расход гранулярной струи, г/с;m = F c ρ p (l-ε) v is the mass second flow rate of the granular jet, g / s;
Fc - площадь поперечного сечения струи, см2;F c - the cross-sectional area of the jet, cm 2 ;
Tc - температура зерен гранулярной струи;T c is the grain temperature of the granular jet;
Ts.0 - начальная температура поверхности образца взрывчатого наполнения;T s.0 is the initial surface temperature of the explosive filling sample;
Cp - удельная теплоемкость зерен сыпучего твердого теплоносителя, Дж/г·°С;C p is the specific heat of the grains of granular solid coolant, J / g · ° C;
L - длина импульсной гранулярной струи, см;L is the length of the pulsed granular jet, cm;
V - скорость гранулярной струи, см/с.V is the velocity of the granular jet, cm / s.
Здесь предлагается, что тепловая энергия, доставленная к поверхности взрывчатого наполнения зернами сыпучего твердого теплоносителя посредством разности температур струи и поверхности, полностью аккумулируется в поверхностном слое, как и поглощаемая непрозрачным материалом энергия лазерного пучка.It is proposed here that the thermal energy delivered to the surface of the explosive filling with grains of granular solid heat carrier through the temperature difference between the jet and the surface is completely accumulated in the surface layer, as is the energy of the laser beam absorbed by an opaque material.
Но, в отличие от лазерного пучка, зерна сыпучего твердого теплоносителя не остаются сосредоточенными в месте удара гранулярной струи, а растекаются в виде радиальной пелены по поверхности образца взрывчатого наполнения, создавая приведенную массовую плотность тока и увеличивая время действия теплового импульса на время растекания по образцу. Приведенная массовая плотность тока находится Gm′=Gm(Dc/Do)2 для L/V>Do/2V.But, unlike a laser beam, the granules of free flowing solid coolant do not remain concentrated at the point of impact of the granular jet, but spread in the form of a radial shroud over the surface of the explosive filling sample, creating a reduced mass current density and increasing the duration of the heat pulse by the spreading time over the sample. The reduced mass current density is G m ′ = G m (D c / D o ) 2 for L / V> D o / 2V.
По доступным оценкам (Andersen W.H. Theory of surface ignition energy on condensed explosives//Industrial and Engineering Chemistry. Process Design and Development, 1965, Vol. 4, №3, pp. 286-287) плотность запаса тепла (флюэнса) для инициирования горения взрывчатых веществ должна быть на уровне Ws=0,4 кал/см2 за время действия источника тепла 0,003 с, соответственно при плотности мощности тепловой энергии от источника133,3 кал/см2с или 558,7 Вт/см2. Зажигание диодным лазером 2,6 Вт, 808 нм образца гексогена в добавками 1-3% сажи происходило при флюэнсах 5,4-29,9 Дж/см2 и времени действия импульса 0,1 с (Harkoma М., Confinement in the Diode Laser Ignition of Energetic Materials // Tampere University of Technology, Publication 883. PhD Thesis. 2010).According to available estimates (Andersen WH Theory of surface ignition energy on condensed explosives // Industrial and Engineering Chemistry. Process Design and Development, 1965, Vol. 4, No. 3, pp. 286-287) the density of the heat reserve (fluence) for initiating combustion explosives should be at the level of W s = 0.4 cal / cm 2 for the duration of the heat source 0.003 s, respectively, when the power density of thermal energy from the source is 133.3 cal / cm 2 s or 558.7 W / cm 2 . A 2.6 W, 808 nm diode laser ignited a sample of RDX with 1-3% carbon black added at fluences of 5.4-29.9 J / cm 2 and a pulse duration of 0.1 s (Harkoma M., Confinement in the Diode Laser Ignition of Energetic Materials // Tampere University of Technology, Publication 883. PhD Thesis. 2010).
Для образца взрывчатого наполнения диаметром Do=7 см, диаметра гранулярной струи Dc=0,7 см, массовой плотности тока зерен в струе Gm=300 г/см2с, приведенной массовой плотности тока Gm′=300(0,7/7)2=3 г/см2с и разности температур (Тс-Ts.0)=100°C плотность мощности тепловой энергии составит q=294 Вт/см2. При времени действия 0,1 с гранулярной струи со скоростью 2 м/с и длиной 0,2 м на поверхность образца взрывчатого наполнения величина гранулярного флюэнса составит 29,4 Дж/см2, что свидетельствует о достижимости величин энергий зажигания энергетических материалов по предложенному способу.For a sample of explosive filling with a diameter of D o = 7 cm, a diameter of a granular jet D c = 0.7 cm, a mass current density of grains in a jet G m = 300 g / cm 2 s, a reduced mass current density G m ′ = 300 (0, 7/7) 2 = 3 g / cm 2 s and temperature difference (T s -T s.0 ) = 100 ° C, the power density of thermal energy is q = 294 W / cm 2 . When the action time is 0.1 s of a granular jet with a speed of 2 m / s and a length of 0.2 m on the surface of an explosive filling sample, the granular fluence will be 29.4 J / cm 2 , which indicates the attainability of the ignition energies of energy materials according to the proposed method .
Предложенный способ позволяет проводить отработку систем инициирования и регулирования скорости горения материалов взрывчатого наполнения без использования натурных образцов изделий с большими массами взрывчатого наполнения. При этом допускается варьирование режимных параметров и параметров конструкции в широких пределах.The proposed method allows the development of systems for initiating and controlling the burning rate of explosive filling materials without using full-scale product samples with large masses of explosive filling. In this case, variation of operating parameters and design parameters within wide limits is allowed.
Источники информацииInformation sources
1. М. Баррер и др. «Ракетные двигатели», - М.: Оборонгиз, 1962, с. 207.1. M. Barrer and others. "Rocket engines", - M .: Oborongiz, 1962, p. 207.
2. RU 2201520. Сало Н.В. и др. Модельный двигатель для определения скорости горения ТРТ в напряженно-деформированном состоянии. 2003.2. RU 2201520. Salo N.V. and others. Model engine for determining the rate of combustion of TRT in a stress-strain state. 2003.
3. RU 2187045. Игнатьев Б.С., Кузьмицкий Г.Э., Аликин В.Н. и др. Устройство для измерения скорости горения образца топлива. 2003.3. RU 2187045. Ignatiev BS, Kuzmitsky G.E., Alikin V.N. etc. A device for measuring the burning rate of a fuel sample. 2003.
1010
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146576/11A RU2553597C2 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146576/11A RU2553597C2 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013146576A RU2013146576A (en) | 2015-04-27 |
| RU2553597C2 true RU2553597C2 (en) | 2015-06-20 |
Family
ID=53282945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013146576/11A RU2553597C2 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2553597C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618267C1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-05-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Generator of heated impulse granular jets |
| RU2636525C1 (en) * | 2016-08-19 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of deactivation of explosive compounds on basis of energy-packed amine cobalt iii composites |
| RU2714165C1 (en) * | 2018-12-03 | 2020-02-12 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Ammunition reloading method |
| RU2724070C1 (en) * | 2019-08-01 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Энергия" | Device for measurement of combustion rate of pyrotechnic mixture of thermal chemical current source |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3816053A (en) * | 1973-04-09 | 1974-06-11 | Electronics Corp America | Combustion supervision system |
| EP0527464A1 (en) * | 1991-08-12 | 1993-02-17 | R.B.L. Riello Bruciatori Legnago Spa | Device for checking the combustion quality |
| RU2187045C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова" | Fuel sample burning rate meter |
| RU2201520C1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-03-27 | Федеральный центр двойных технологий "Союз" | Model engine for determining burning rate of solid propellant in stressed-deformed state |
-
2013
- 2013-10-18 RU RU2013146576/11A patent/RU2553597C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3816053A (en) * | 1973-04-09 | 1974-06-11 | Electronics Corp America | Combustion supervision system |
| EP0527464A1 (en) * | 1991-08-12 | 1993-02-17 | R.B.L. Riello Bruciatori Legnago Spa | Device for checking the combustion quality |
| RU2187045C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова" | Fuel sample burning rate meter |
| RU2201520C1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-03-27 | Федеральный центр двойных технологий "Союз" | Model engine for determining burning rate of solid propellant in stressed-deformed state |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618267C1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-05-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Generator of heated impulse granular jets |
| RU2636525C1 (en) * | 2016-08-19 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of deactivation of explosive compounds on basis of energy-packed amine cobalt iii composites |
| RU2714165C1 (en) * | 2018-12-03 | 2020-02-12 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Ammunition reloading method |
| RU2724070C1 (en) * | 2019-08-01 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Энергия" | Device for measurement of combustion rate of pyrotechnic mixture of thermal chemical current source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013146576A (en) | 2015-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2553597C2 (en) | Method of determination of modes of ignition and burning of explosive filling of ammunition at utilisation by burning out | |
| Ramachandran et al. | Influence of Stoichiometry on the Thrust and Heat Deposition of On‐Chip Nanothermites | |
| Luebcke et al. | An experimental study of the deflagration-to-detonation transition in granular secondary explosives | |
| Fousson et al. | High safety and reliability electric detonator | |
| Tringe et al. | Observation of asymmetric explosive density evolution in the deflagration-to-detonation transition for porous explosives | |
| US3374741A (en) | Spotting charge | |
| Martin et al. | Effect of initial temperature on the interior ballistics of a 120-mm mortar system | |
| Bohanek et al. | Influence of the Initiation Energy on theVelocity of Detonation of ANFO Explosive | |
| Szala et al. | Preliminary study of new propellants containing guanidinium or triaminoguanidinium azotetrazolate | |
| Rae et al. | The effects of electrically exploding gold bridgewires into inert and explosive powder beds | |
| Parate et al. | Experimental analysis of Ballistic parameter evaluation of power cartridge in vented vessel for water-jet application | |
| Biss | Energetic Material Detonation Characterization: A Laboratory‐Scale Approach | |
| Cheese et al. | Development of a dual windowed test vehicle for live streaming of cook-off in energetic materials | |
| Van Dolah et al. | Explosion hazards of ammonium nitrate under fire exposure | |
| Li et al. | A Comprehensive Study of the Electrostatic Discharge Sensitivity and Chargeability of Tris (carbohydrazide) zinc Perchlorate | |
| White et al. | Impact initiation of reactive aluminized fluorinated acrylic nanocomposites | |
| So et al. | Dynamic finite element analysis of solid propellant impact test | |
| Lefrancois et al. | Characterizing responses to insults from energetic materials | |
| Rae et al. | The increased shock sensitivity of PBX 9502 at high temperature | |
| Ramachandran | Reaction tuning of selectively deposited nano-thermite inks for thrust and heat deposition | |
| Goga et al. | A quantitative method of comparative assessment of primers ignition performances | |
| Rodenberger et al. | On the Feasibility of Obtaining Hypervelocity Acceleration Using Propellant Lined Launch Tubes | |
| CN111982759B (en) | Explosive wave loading experimental device | |
| Neal | PETN Exploding Bridgewire (EBW) Detonators: A Review | |
| Morozov et al. | Investigation of ignition of energy-storage materials by product of electrical explosion of conductors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151019 |