Рентгенографический способ измерения распределения плотности продуктов взрыва за фронтом детонационной волны Советский патент 1985 года по МПК G01N23/04 

Ti3o6peTeHHe относится к рентгенографическим способам исследования характеристик материалов, а именно к способам экспериментального определения характеристик взрьгочатых веществ (ВВ) с помощью импульсной рентгенографии и преимущественно быть использовано для определения термодинамических свойств плотных газов, каковыми являются продукты взрьша (ПВ),-в частности для определения изэнтропы расширения ПВ - Р (р), где Р - давление ПВ, р - плотность ПВ. Надежное знание указанных величин необходимо при решении многих важных задач: например задачи о разгоне продуктами взрыва оболочек об устойчивости преград при воздейст вии на них ПВ и т.д. Известен способ определения параметров продуктов взрыва за фронтом, основанный на измерении величин ЭДС возникаияцей при движении проводника (датчика) в магнитном поле заданной напряженности у . Недостатком указанного способа является наличие в нем систематических ошибок, которые невозможно учесть Так, в нем измеряют не сам параметр продуктов взрыва, а электрический сигнал, по величине которого вычисляют значение этого параметра. Величина электрического сигнала и характер его изменения от времени зависит от того, насколько постоянно магнитное поле, в котором вместе со средой движется датчик. При движени среды, обладакнцей некоторой проводимостью, магнитное поле подвержено искажению, что невозможно учесть при обработке экспериментальных дан ных. Кроме того, точность падает, когда датчик устанавливают не в самом заряде ВВ, а в инертной проклад ке (парафин, тефлон). Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является рентгенографический способ измерения распределения плотности про дуктов взрьгоа за фронтом детонагшон ной волны, включаюрщй предварительную регистрацию на рентгеновской пленке положения индикаторной пластины, установленной в заряде взрывчатого вещества на пути распространения детонационной волны, выполнен ной из материала, рентгеноконтрастного по отношению к материалу взрывчатого вещества, инигщирование плоской детонационной волны, регистрацию на рентгеновской пленке путем просвечивания заряда импульсом рентгеновского излучения положения фронта детонационной волны и индикаторной пластины, определение по рентгеновским изображениям величин сме-i щения положения индикаторной пластины, по которым судят о распределении плотности продуктов взрьша 2), Недостатком прототипа является отсутствие информации о состоянии продуктов взрыва вблизи фронта детонационной волны. Эта информатщя может быть получена сравнительно далеко от фронта из-за разрешающей способности метода, поэтому параметры на фронте и вблизи него будут мало достоверны. Кроме того, объем информации, получаемой по способу-прототипу на участке измерений, является недостаточным, так как в этом случае блок исследуемого взрьтчатого вещества состоит из двух или нескольких плоских дисков с установленными между ними индикаторными пластинами из тантала. Проводить эксперимент с одной индикаторной пластины весьма нерентабельно, так как для получения достаточного объема информации на всем участке измерений с малыми ошибками необходимо проводить большое количество опытов. Сравнительно большое число танталовых индикаторных пластин в блоке взрывчатого вещества оказывает искажакяцее влияние на детонационньй процесс. Например, при толщине одного слоя ВВ в 6 мм и плотности ВВ в 1,7 г/сммасса инертных пластин из тантала с плотностью Ч/16 г/см и толщиной 0,012 мм составляет 2% от массы самого заряда ВВ. t Цр-ЛЬю изобретения является повышение точности определения параметров гфодуктов взрыва на фронте детонационной волны и вблизи него. Указанная цель достигается тем, что по рентгенографическому способу измерения распределения плотности продуктов взрыва за фронтом детона1;ионной волны, включающему предвари.тельную регистрацию на рентгеновской п.пеике положения индикаторной пластины, установленной в заряде взрывчатого вещества на пути распространения детонационной волны, выполненной из материала, рентгено контрастного по отношению к матери лу взрывчатого вещества, инициированне плоской детонационной волны, регистрацию на рентгеновской пленк путем просвечивания заряда импульсом рентгеновского излучения полож ния фронта детонационной волны и индикаторной пластины, определение по рентгеновским изображениям вели чин смещений положения индикаторно пластины, по которым судят о распр делении плотности продуктов взрыва индикаторную пластину располагают под углом к плоскости фронта детонационной волны, а смещения определяют для нескольких, по крайней мере трех, точек изображения индикаторной пластины, лежащих иа разных расстояниях от точки пересечения изображения фронта детонационной волны с изображением индикаторной пластины. На фиг. 1 изображена схема проведения рентгенографического опыта на фиг. 2 - вид А на фиг, 1; на фиг. 3 - рентгенограмма опыта. Экспериментальный заряд взрывчатого вещества составляют из двух цилиндрических частей i, у каждой из которых один из торцов скошен. Угол скоса (х; между плоскостью стыка частей заряда и плоскостью торца заряда для получения максимальной информации о неискаженном движении ПВ я конкретном примере составляет 30 } форма поперечного сечения заряда круглая, диаметром 120 мм, высота цилиндрического блока, составленного соосно КЗ двух скошенных частей, равняется 85 мм. Индикаторная пластина 2 изготовлена из свинцовой фольги толщиной 0,02 мм, ширина пластины равняется 30 мм. Инициирование исследуемого заряда взрывчатого вещества осуп;ествляют ударом тонкой (0,1 мм) алюминиевой фольги 3 диаметром 120 мм, разгоняемой на базе 30 мм взрывом слоя взрьтчатого вещества 4 толщиной 4,5 мм. Базу псшета 30 мм устанавливают с помощью пенопластового кольца 5, Указанный вьш1е слой взрывчатого веп(ёства инициируют плосковолновым генератором 6. Источником рентгеновских лзгчей ,служит импульсная рентгеновская установка 7 с разрядным напряжением ударного контура л 1 MB и запасенной энергией в контуре 20 кДж. Длительность рентгеновского импульса на полувысоте составляет О,1 мкс. Рентгеновская кассета 8 с сохраняемой после опыта пленкой 9 расположена на расстоянии 1 и от заряда ВВ. Просвечивающий импульс рентгеновского излучения направлялся перпендикулярно направлению распространения детонационной волны и параллельно плоскости индикаторной пластины. Способ реализуют следующим образом. Сначала до взрыва делают предва- рительньп1 рентгеновский снимок собранного блока взрьгочатого вещества с индикаторной пластиной, инициируют заряд, как упошналось выше, ударом алюминиевой фольги, делают второй рентгеновский снимок на момент времени, когда детонационная волна прошла такой путь L от плоскости 10 инициирования, когда часть индикаторной пластины не охвачена детонационной волной. Обработку рентгенограмм производят следую1У1м образом. Сначала с предварительного снимка на второй переносят положение плоскости инициирования и проводят линию предварительного положения индикаторной пластины 11. Затем на никроскопе измеряют расстояние L от плоскости инициирования до фронта детонационной волны 12 и расстояния от той же плоскости до первоначального (3j и смещенного положеиня изображения 13 индикаторной пластины. Расстояния и измеряют для нескольких точек изображения пластины, лежащих на разнттс расстояниях от точки пересечения изображения фронта дето.-ационной волны с изображением индикаторной пластины на рентгенограмме. Дальнейшая процедура обрабо1ки экспериментальных данных заключается в следуючем , Экспернг ентальные результаты описывают зависимостью V i (X), глеЧ- , X ПО которой рассчитывают параметры продуктов Взрыва по формулам: cJX ( 4 i , pVpo /ir s где PO t P начальная и соответ ственно определяема плотность взрывчато вещества; D - скорость детонации чатого вещества при плотности /Од , Рнро15 и - массовая скорость; Р - давление. С - скорость звука, iJrt, - значение массовой с рости продуктов взр ва на фронте. Состояния на фронте определяют экстраполяцией зависимости Y { к фронту (,). Получение дополнительного объ информатщи вблизи фронта ДВ дост гается за счет обеспечения непрерыв- ности регистрации на всем участке измерений. Непрерывность достигают путем расположения одной индикаторной пластины в заряде взрывчатого вещества под углом к плоскости фронта детонационной волны. Непрерывность позволяет снимать информацию очень близко к фронту детонационной волны (Y 0,99). В способе-прототипе индикаторные пластины располагают в заряде ВВ на некотором расстоянии друг от друга, поэтому информация, которую получают из таких опытов, носит дискретный характер, и эта информация может быть получена, как правило, сравнительно далеко от фронта ДВ ( ij 0,9). Исследуемые параметры взрыва определяют экстраполяцией экспериментальной зависимости ij (х) к фронту ( Ь 1, X 1) и чем меньше участок экстраполяции, тем точнее определяются параметры продуктов взрыва. Участок экстраполяции по расстоянию в данном способе примерно в 10 раз меньше, чем в прототипе, что приводит к существенному повьшюнию точности в определении параметров продуктов взрьша.

РКНТГЕНОГРАЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНА ПЛОТНОСТИ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА ЗА РОНТОМ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ, включаюрщй предварительную регистрацию на рентгеновской пленке положения индикаторной пластины, установленной в заряде вэрьтчатого вещества на пути распространения детонационной волны, выполненной из материала, рентгеноЕЗ контрастного по отношению к материалу взрьтчатого вег1ества, инициирование плоской детонационной волны, регистрацию на рентгеновской пленке путем просвечивания заряда импульсом рентгеновского излучения положения фронта детонационной волны и индикаторной пластины, определение по рентгеновским изображениям величин смещений положения индикаторной пластины, по которым судят о .распределении плотности продуктов взрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений на фронте детонационной волны и вблизи него,индикаторную пластину располагают под углом к плоскости фронта детонационной волны, а смер1ения определяют для нескольких, по крайней мере, трех точек изображения индикаторной пластины, лежащих на разных расстЪяниях от точек пересечения изображения фронта детонационной волны с . изображением индикаторной пластины.