Рентгенографический способ определения скорости звука продуктов взрыва Советский патент 1985 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к рентгенографическим методам исследования веществ, а именно к способам экспериментального опредедения характеристик взрывчатых веществ (ВВ) с помощью импульсной рентгенографии, и может быть использовано для определения термодина мических свойств плотных газов, каковыми являются продукты взрыва, в частности для определения скорости звука продуктов взрыва Известен способ определения параметров продуктов взрыва злектромагнитным методом по которому наряду с непрерывной регистрацией массовых скоростей в продуктах взрыва регистрируют движение обратных волн разрежения. В способе используют датчик из тонкой алюминиевой фольги прямоугольного сечения, который устанавливают непосредственно в плоском заряде ВВ параллельно пшоскости фронта детонационной волны. К противополбязюму от плоскости иниилирования торну заряда приставляют блок из парафина, через который пропускают выводные контакты датчика, заряд ВВ с датчиком и парафиновым блоком помещают в постоянное магнитное поле заданной напряженности; производят инициирование заряда с помощью luiocKOBOjffiOBoro генератора; при прохождении детонационной волны по заряду датчик вовлекается в движение исследуемой средой, пересекая при этом магнитное поле, искусственно созданное электромагнитами; наводимый при движении датчика усиливают и передают по кабелю на осциллограф, с помощью которого регистрируют изменение этого сигнала в зависимости от времени, по которому судят о параметрах взрыва 1.I Основным недостатком данного способа является сложность проведения экспериментов Так, датчик из алюминиевой фольги П-образной формы необходимо размещать внутри образца испытуемого ВВ. При этом перекладина датчика должна быть ориентирована стро го перпендикулярно к направлению распространения детонационной волны, а контакты дат чика должны проходить через ВВ и парафиновый блок. На практике применение такой экспериментальной сборки представляет собой значительные трудности. Кроме того, измерени времени прихода обратных волн разрежения, а следовательно, и определения по ним одного из параметров, характеризующих состо ние продуктов взрьгеа, например скорости звука носят дискретный характер. Для нахождения других величин (массовой скорости, дав ления, плотности) и их функциональной связи на адиабате расширения продуктов взрыва необходимо знать все распределение этого параметра, начиная с фронта детонационной волны до значения, ограничивающего область регистрации. Для установления таких зависимостей измерения в экспериментах описанного способа становятся очень трудоемкими, поскольку в отдельных опытах регистрируются лишь дискретные значения параметров, и для получения всей зависимости в зоне регистрации необходимо проводить серию экспериментов. Наиболее близким техническим рещением к изобретению является рентгенографический способ определения скорости звука продуктов взрыва, включающий предварительное рентгенографирование образца исследуемого ВВ, инициирование в указанном образце плоской дето.-:национной волны, рентгенографирование процесса взрыва путем просвечивания образца импульсом рентгеновского излучения, направлеьцого перпендикулярно направлению распространения детонационной волны, анализ полученных рентгенографических изображений образца, по которым судят о скорости звука продуктов взрыва 2. Недостатком прототипа является низкая зкспрессность и сложность проведения измерений, что обусловлено необходамостью совместного использования рентгенографической и осциллографической аппаратуры дпя измерения времени от момента инициирования детоиадаонной волны до момента получения рентгенограммы взрыва. Цель изобретения - повышение зкспрессности и упрощение измерений. Эта цель достигается тем, что по рентгенографическому способу определения скорости звука продуктов взрыва, включающему предварительное реитгенографирование образца исследуемого ВВ инициирование в указанием образце плоской детонационной волны, рентгенографироваиие процерса взрыва путем просвечивания образца импульсом рентгеновского излучения, направленного перпендикулярно направлению распределения детонационной волны, анализ получе1шых рентгенографи- . ческих изображений образда, по которым судят о скорости звука продуктов взрыва, исследуемый образец выполияют из двух частей, состыкованиьвс с зазором по торцам одзна с другот, причем обе части образца располагают соосио, а рентгенографирование процесса взрыва производят в момент времени, соответствующий юложеншо фронта детонациоииой волны между зазором и выходным торцом образ1;Еа. Кроме того, плоскость стыка частей образца с. ориентируют под углом к направлению распространения детонационной волны. Помимо этого плоскость стыка частей образц ориентируют перпендикулярно направлению распространения детонащюнной волны. На фиг. 1 изображена схема проведения рентгенографического опыта с прямым зазом на фиг. 2 - типичная рентгенограмма опыта с прямым зазором ; на фиг. 3 - сх ма проведения опыта с наклонным зазором на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - типичная рентгенограмма опыта с наклонным зазором. Экспериментальный образец испытуемого ВВ для опытов с прямым зазором составляют из двух цилиндрических частей 1, состыкован ных по торцам с зазором между торцами, равным 0,1 мм, причем части образца установлены соосно и плоскость стыка частей образца перпендикулярна направлению распространения детонационной волны. Форма поперечного сечения образца круглая диаметром 120 мм; высота состыкованных частей составляла 80 мм. Зазор между частями образца образовывали с помощью прокладывания между Ш1ОКОСТЯМИ стыков трех тонких (0,1 мм) алюминиевых шайб 2 диаметром примерно 10 мм, устанавливаемых симметрично по кругу на диаметре примерно 100 мм. Образец испытуемого ВВ для опытов с наклонным зазором отличался от образца с прямым зазором только тем, что у каждой цилиндрической части ощт из торцов, по которому стьпсуют зти части, скошен; угол скоса d по отношению к направлению распространения детонационной волны составлял 60°. Инициирование образца исследуемого ВВ в обоих случаях осуществляют ударом тонкой (0,1 мм) алюминиевой фольги 3 диаметром )20 мм, разгоняемой на базе 30 мм взрывом слоя 4 толщиной 4,5 мм. Базу полета 30 мм устанавливают с помощью пенопластового кольца 5, а слой ВВ инициируют плос коволновым генератором 6. Источником рентгеновских лучей служит импульсная рентгеновская установка 7с разрядным напряжением ударного контура MB и запасенной энергией в кошуре -20 кДж. Длительность рентгеновского имйульса на полувысоте составляет - 0,1 мкс. Рентгеновскз кассету 8с сохраняемой после опыта пленкой 9 располагают на расстоянии 1 м от образца ВВ. Просвечивающий импульс рентгеновского излучения для опытов с прямым зазором направляют перпендикулярно направлению распространения детонационной волны, а для опытов с наклонньш зазором импульс направляют еще параллельно плоско ти зазора. Способ реализуют следующим образом. Сначала до взрыва делают предварительный рентгеновский снимок образца с зазором инициируют в образце плоскую детонационную 14 Ьолну; делают рентгенограмму процесса взрыва: для опытов с прямым зазором на момент времени, соответствующий положению детонационной волны между зазором и выходным торцом образца, а для опытов с наклонным зазором на момент времени, когда детонационная волна прошла такой путь ,{, от плоскости инициирования, когда часть заряда остается на охваченной ею. Обработку рентгенограмм опытов с прямым зазором и вычисления скорости звука производят следующим образом. Сначала с предварительного рентгеновского снимка с изображением плоскости ини1ширования 10 и зазора 11 на рентгенограмму взрыва, где имеются изображения фрюнтов детонационной волны 12, 13 (в масштабе 1:1) переносят изображение плоскости зазора. Затем измеряют расстояние от первоначального изображения зазора до изображения фронта, волны разрежения 13;Л, и до изображения фронта 12 tf. По измеренным расстояниям сЛ и cJj. определяют среднее значение местной скорости звука в ПВ (х) по соотношению где О - скорость детонации. Обработку рентгенограмм опытов с наконным зазором и вычисления скорости звука роизводят так. Сначала с предварительного рентгеновкого снимка на рентгенограмму взрыва (в масштабе 1:1) переносят изображения г лоскости инициирования 10 и плоскости . азора. Затем измеряют расстояние .L от шоскости инициирования до фронта детонационной волны и расстояния от той же плоскости до первоначального изображения зазора Xj, и до фронта волны разрежения Уд , причем эти расстояния измеряют на одной секущей и для нескольких (в нашем конкретном случае примерно 10) точек изоб| ражения волны разрежения и зазора, лежащих на разных расстояниях от точки пересечения изображения фронта детонационной волнь с изображением зазора. Полученные результаты описьшают заийисмостью У f(X), где X -, У . . По этой зависимости рассчитьшают распределение скорости звука (С) за фронтом волны в зависимости от координаты X С(Х) по соотношению с(«) Vdx / В данном способе отпадает необходимость использования осшшдографической аппаратуры, как это сделано в прототипе. Исключение осшишографического метода, заключающееся в отсутствии опёра 1дай предварительного задания времени ( ) от момента иниииирова кия образца ВВ до момента получения рентгенограммы взрьта и последующей регистрацин этого времени на осциллографе, намного упрощает всю процедуру регистрации, так как при проведении эксперимента используют меньшее количество измерительной аппаратуры, линий коммутаций, синхронизации и т. д. Кроме того, данный способ позволяет следить за волной разрежения на более далеких расстояниях от фронта волны (это расстояние увеличивается примерно в 3 раза) что позволяет на большем расстоянии от фронта ДБ определять скорость звука, т. е. 1 16 увеличивается объем и скорость получения информации в опытах. Помимо этого можно определять в одном опыте непрерывный ряд значений скоростей звука, т. е. распределения скорости звука за фронтом детонационной волны, в то время как в базовом объекте определяются дискретные значения этого параметра, и для нахождения подобных зависимостей необходимо проводить серию экспериментов. Таким образом, данный способ позволяет сократить число экспериментов, т.е. повысить экспрессность измерений примерно в 3 раза по сравнению с прототипом, так как за счет непрерывности регистрации увеличивается объем информации, получаемой в одном опыте.

1. РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА ПГОДУКТОВ ВЗРЫВА, включающий предварительное рент, генографирование образца исследуемого взрыв-чатого вещества, инициирование в указанном образце плоской детонационной волны, рентгенографирование процесса взрыва путем просвечивания образца импульсом рентгеновского излучения, направленного перпендикулярно направлению распространения детонационной волны, анализ полученных рентгенографических изображений образца, по которым судят о скорости звука продуктов взрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности и упрощения измерений, исследуемый образец выполняют из двух частей, состыкованных с зазором ош1а с другой по торцам, причем обе части образца располагают соосно, а рентгенографирование процесса взрыва производят в момент времени, соответствующий положению фронта дето: национной волны между зазором и выходным торцом образца. 2.Способ по п. 1,отличающий с я тем, что плоскость стыка частей образ(Л ца ориентируют перпендикулярно направлению распространения детонационной волны. 3.Способ по п. 1,отличающийс я тем, что плоскость стыка частей образца ориентируют под углом к направлению распространения детонационной волны. -f со Q сл г г

Фиг. 2

«

6ид A