СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 1996 года по МПК F42B35/00 G01L5/14 

Известны способы исследования метательной способности взрывчатого вещества (ВВ), основанные на определении скорости метания, например удлиненной металлической оболочки зарядом ВВ в радиальном направлении [1] с помощью оптических или электроннооптических методов регистрации, а также рентгеноимпульсной съемки [2] Способ определения скорости центральной зоны пластины метаемой с торца заряда ВВ с помощью контактных датчиков описан в [3] Применение контактных датчиков вносит дополнительные возмущения и неточности ввиду нестационарности процесса и взаимодействия с метаемой пластиной.

В работах [5] и [6] прототип, описан способ определения скорости метания пластины продуктами детонации (ПД) с помощью многократной рентгеноимпульсной съемки. При съемке регистрируется перемещение металлической круглой пластины размещенной на торце цилиндрического заряда ВВ после его подрыва.

Действие радиальных волн разрежения (боковой разлет ПД) приводит к высоким градиентам плотности (давления) в ПД и, соответственно, значительным градиентам массовых скоростей в материале метаемой плоской пластины, которая выворачивается и испытывает большие деформации [4, 6] В результате различия массовых скоростей пластины в центре и на периферии, деформации и обмена импульсом и энергией элементов пластины, происходит неконтролируемое перераспределение скоростей в материале пластины и ее разрушение на фрагменты неконтролируемой массы.

Поскольку съемка ведется расходящимся потоком рентгеновского излучения и кассеты с рентгеновской пленкой располагаются на минимально возможном расстоянии от объекта съемки из условия защиты пленки от ударной волны с одной стороны и уменьшения геометрической нерезкости с другой [7] то для определения масштаба изображения на снимках по отношению к реальному объекту в зоне съемки помещают реперы с фиксированным расстоянием.

На пути движения пластины устанавливать реперы нельзя, а боковое размещение реперов сносит дополнительные погрешности в определение масштаба изображения ввиду того, что съемка производится расходящимся пучком лучей. Кроме того, ПД опережают перемещение пластины, вследствие чего происходит смешение и деформирование окончаний реперов и неконтролируемое изменение базового расстояния. Описанный способ не позволяет определить дифференциальный импульс в центре и равноудаленных кольцевых зонах и интегральный импульс ПД и имеет недостаточно высокую точность измерений.

Целью предлагаемого изобретения является создание способа обеспечивающего исследование с высокой точностью метательной способности заряда ВВ и измерение дифференциального распределения импульса и энергии в центре и равноудаленных кольцевых зонах, а также и интегрального импульса ПД.

Данная цель достигается тем, что в усовершенствованном способе исследования метательной способности заряда ВВ, включающем многократную рентгеноимпульсную съемку процесса перемещения металлической круглой пластины, метаемой продуктами взрыва с торца заряда, одновременно с пластиной метают набор концентрических колец, установленных вокруг пластины у торца заряда, причем предварительно производят на пленку статический снимок пластины, колец и реперов и затем реперы удаляют перед подрывом заряда, а динамический снимок производят на ту же пленку.

Преимущественный вариант реализации способа предусматривает размещение базовых конических окончаний реперов вдоль оси заряда.

На чертеже показана предлагаемая схема для исследования метательной способности, где 1 инициатор, 2 промежуточный заряд ВВ, 3 исследуемый заряд ВВ, 4 пластина, 5 кольца, 6 кассеты с рентгеновской пленкой, 7 - реперы, Q телесный угол зрения рентгеноимпульсной установки (РИУ). Реперы легкосъемные и удаляются после статического снимка без изменения взаимного расположения остальных элементов опытной установки.

Сборку заряда с пластиной и кольцами, реперы и кассеты устанавливают в поле зрения РИУ, производят статические снимки, удаляют реперы, подрывают заряд и с определенными задержками производят съемку перемещения пластины и колец. При этом их новое положение фиксируется на снимке, на которой уже зафиксировано статическое положение вместе с реперами. Затем получают рентгенографические снимки, находят масштаб изображения и расстояния перемещения пластины и колец, определяют скорости пластины и колец, а также их импульс и энергию.

Изображение полученных снимков контрастное и позволяет с высокой точностью измерить перемещения пластины и отдельных колец относительно начального положения и масштаб съемки.

Метаемая пластина набирает 80-90% максимальной скорости за период нескольких волновых циркуляций (например [2]) пробегов ударных волн и волн разгрузки в материале пластины (колец) 3-5•(2•s/C), где s толщина пластины (кольца), С скорость ударных волн и волн разгрузки, что соответствует перемещению для различных точек пластины (колец) в (2-8)•s. С учетом того, что с точностью до 15-20% C=D, и при s=(0,01-0,08) •1 можно полагать, что за время 10•s/D= (0,1-0,8)• 1/D, где D скорость детонации, 1 длина заряда ВВ, ускорение пластины (колец) практически закончилось. Соединение колец и пластины вплотную плотная или легкопрессовая посадка без зазора, обеспечивает их скрепление и при ускорении непротекание ПД в стыки между ними, а в опытах зафиксировано, что до момента времени (2-5)•1/D, значительно превышающем приведенную оценку времени ускорения, наблюдается сдвиг колец без их разделения, тогда как к этому моменту их ускорение закончилось. Таким образом передача импульса от ПД пластине с кольцами происходит без каких либо потерь.

В последующем кольца разделяются и двигаются инерционно независимо друг от друга без обмена импульсом ввиду отсутствия механической связи, что позволяет измерить скорости пластины и каждого кольца (перемещения пластины и каждого кольца (перемещения пластины и каждого отдельного кольца аппроксимируются при помощи метода наименьших квадратов линейной зависимостью), а поскольку масса колец и пластины известны с высокой точностью определяется дифференциальный импульс и энергия, а также величины интегрального импульса и кинетической энергии переданных пластине и кольцам ПД.

Фиксирование на одном рентгеновском снимке динамического и начального, статического положения, колец и пластины, позволяет использовать их изображение в виде эллипса на снимках как исходную пространственную базу измерений, перпендикуляр к которой (к середине наибольшей оси эллипса) является идентичной в пространстве линией АА осью заряда, для изображения любого из рентгеновских снимков. Для пластины и каждого n-го кольца находят точки пересечения наибольшей оси эллипса в статическом и динамическом положениях с указанной линией расстояние Yni, и с высокой точностью расстояние их перемещения Xni Yni/K в момент времени съемки Ti, где К - коэффициент масштаба съемки.

Реперы, предпочтительно из стали или другого высокоплотного металла, с установленным между ними расстоянием, помещают в поле съемки в направлении метания пластины и колец перед зарядом. Поскольку при статической съемке на них не воздействуют ударные волны и поток ПД, то на снимке отображается их заданное положение без каких-либо изменений, чем обеспечивается довольно точное определение масштаба изображения путем измерения расстояния между реперами на снимке и его сравнения с первоначально установленным. Так как реперы убирают после выполнения статического снимка перед подрывом заряда, то они не препятствуют перемещению колец и пластины.

С учетом съемки расходящимся потоком рентгеновских лучей из точечного источника, максимально точное определение масштаба изображения достигается, когда реперы имеют конические окончания, которые размещают по оси заряда линии измерений АА, причем расстояние между коническими окончаниями реперов и пластиной с кольцами составляет от d до 4•d, а расстояние между соседними реперами не менее d, где d диаметр заряда ВВ.

Число колец m меняют от 2 до 14, при этом диаметр крайнего кольца равен диаметру заряда. Краевая область металлической пластины размером порядка ее толщины s разрушается вследствие возникновения откольных явлений под действием волн разрежения, причем в случае колец и пластины разрушению подвергается лишь крайнее кольцо. Поэтому устанавливают дополнительное свободное внешнее m+1-ое кольцо, диаметром d+(1.2)•s, локализующее на себе разрушение.

Пластину и кольца выполняют из стали, которая больше всего подходит по физико-механическим характеристикам и технологическим свойствам, а также из меди, тантала и алюминия.

Способ позволяет подобрать толщину и диаметр пластины и колец уменьшающиеся заданным образом, к периферии, что позволяет метать их вместе плоско-параллельно с одинаковой скоростью (например D/3, при которой обеспечивается максимальный энергоотбор от ПД).

Применение пластины и колец одинаковой толщины и радиального размера из стали значительно упрощает подготовку, проведение и обработку экспериментальных данных и обеспечивает высокую точность изготовления колец и пластины по толщине в пределах 0,01 мм, применяя попеременную двустороннюю обработку колец и пластины в сборе шлифованием. В этом случае используют концентрические кольца с диаметром d₀•(m-n)/m+d•n/m и толщиной:
-0,233•(1/d)
0,1•d/(m+1)<s и s/1<0,101•e
установленных вокруг пластины вплотную, причем d_o составляет (0,1-0,4)•d, где d_o диаметр пластины, n 1.m порядковый номер кольца от центра.

В случае, когда заряд ВВ с пластиной и кольцами имеет корпус, то для защиты кассет с рентгеновской пленкой от воздействия высокоскоростных фрагментов, на которые разрушается корпус, после статического рентгеновского снимка, перед подрывом заряда, устанавливают с центром по оси симметрии заряда защитный экран, металлический цилиндрической формы диаметром (2-6)d и толщиной не менее (0,1-0,4)d и/или защитный экран (комбинированную преграду) перед кассетой.

Способ очень чувствителен и позволяет с высокой точностью исследовать метательную способность различных ВВ, а также влияние способа инициирования, смещения точки инициирования, корпуса, угла подхода детонационной волны и решать другие прикладные задачи.

Использование: исследование метательной способности различных взрывчатых веществ, влияния способа инициирования, смещения точки инициирования, корпуса, угла подхода детонационной волны. Сущность изобретения: способ включает многократную рентгеноимпульсную съемку процесса перемещения металлической круглой пластины, метаемой продуктами взрыва с торца заряда, в котором одновременно метают набор концентрических колец, установленных вокруг пластины у торца заряда. Сначала производят статический снимок пластины, колец и реперов на пленку, затем реперы удаляют перед подрывом заряда. Динамический снимок производят на ту же пленку. Предусмотрено размещение базовых конических окончаний реперов вдоль оси заряда. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ исследования метательной способности заряда взрывчатого вещества, включающий многократную рентгеноимпульсную съемку процесса перемещения металлической круглой пластины, метаемой продуктами взрыва с торца заряда, отличающийся тем, что одновременно с пластиной метают набор концентрических колец, установленных вокруг пластины у торца заряда, причем предварительно производят на пленку статический снимок пластины, колец и реперов и затем реперы удаляют перед подрывом заряда, а динамический снимок производят на ту же пленку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовые конические окончания реперов размещают по оси заряда.