|
| |||
Реферат: Определение параметров детонации заряда ВВМинистерство образования Российской Федерации Самарский Государственный Технический Университет Кафедра "Технология твердых химических веществ" Отчет по лабораторным работам «Определение и расчет параметров детонации зарядов ВВ» Студентки 5-ИТ-1 Н. Б. Ивановой Проверил: Профессор А. Л. Кривченко Самара 2001 г. 1. Цель лабораторной работы Целью работы является: изучение современных методик исследования быстропротекающих процессов, анализ способов теоретического прогнозирования параметров детонации и определение параметров детонации и метательной способности зарядов из БВВ. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДЕТОНАЦИИ ЗАРЯДОВ ВВ 1. Основные явления, определяющие детонацию Взрывчатые вещества (ВВ) — это вещества, способные к экзотермическому
превращению, .которое передается от реагирующего слоя .к близлежащему,
распространяясь в виде волны по всему заряду ВВ. Для того чтобы процесс,
именуемый детонацией, оказался принципиально возможным, .необходимо, чтобы
реакция экзотермического превращения протекала за чрезвычайно короткое
время. Такие времена реакции, порядка 1 мкс, возможны лишь при очень
высоких давлениях, при которых волны сжатия всегда трансформируются в
ударные волны. Таким образом, детонацию можно представить себе как
совокупное действие ударной волны и химической реакции, при которой ударный
импульс инициирует реакцию, а энергия реакции поддерживает амплитуду волны, Процесс превращения исходного ВВ в конечные продукты взрыва можно
представить следующим образом. Исходное состояние системы характеризуется
начальным давлением Ро и начальным удельным объемом Vо. Под действием
ударной волны ВВ сжимается и его исходное состояние (точка с. координатами Если процесс детонации стационарен, то переход от исходного вещества к
адиабате продуктов взрыва совершается по прямой линии, соединяющей точки При стационарной детонации с такой же скоростью должны распространяться
и другие промежуточные состояния, соответствующие выделению той или иной
доля полной энергии. Следовательно; изменение состояний в процессе
химической реакции должно происходить по прямой, соединяющей точки, так как
только Р1, V1 и Pо, Vо на этой прямой все промежуточные состояния
распространяются по ВВ со скоростью D. Прямая равных скоростей
распространения на Р—V диаграмме, по которой происходит .переход с одной
адиабаты на другую — эта прямая Михельсона-Релея. Точка касания прямой Для полного описания процесса детонации, помимо знания давления за фронтом ударной волны и скорости детонации, необходимо знать распределение скорости потока продуктов детонации (ПД) за фронтом волны во времени U=U(t) и время существования самой волны. Зная параметры D и U=U{t}, можно, основываясь на выводах гидродинамической теории, рассчитать давление за фронтом волны Р, показатель политропы процесса п , определить во многих случаях время химической реакции т и ширину зоны химической реакции (ЗХР) — а. Современная гидродинамическая теория детонации позволяет математически описать процесс детонации ВВ с помощью уравнений сохранения массы, импульса и энергии, уравнения состояния продуктов детонации и дополнительного уравнения, так называемого условия касания. Уравнение состояния ПД в общем виде выглядит следующим образом: Уравнение Лалдау-Зельдовича вида Р=А(n имеет достаточно простой вид и с некоторыми допущения описывает состояние ПД во всем диапазоне давлений расширяющихся ПД, поэтому оно использовало для вывода соотношений, определяющих параметры детонации. В общем виде система уравнений может быть записана следующая: Анализ данных уравнений показывает, что для определения всех параметров
детонации необходимо и достаточно измерить любые два параметра в точке Теоретический профиль распределения давления или массовой скорости от времени в детонационной волне, приведен на рис. 2. [pic] Время (, отвечающее излому профиля давления — время [pic]химической
реакции, и по нему можно рассчитать ширину ЗХР-а. На практике для определения параметров детонации оказалось удобно
измерять D и профиль массовой скорости U=U(t). Для измерения массовой
скорости чаще всего пользуются откольным и электромагнитным методами. Идея откольного метода заключается в измерении . скорости движения
свободной поверхности пластины, плотно прижатой к торцу заряда ВВ. Затухание параметров ударной волны зависит от толщины пластины и профиля
давления падающей детонационной волны, поэтому характер изменения скорости
свободной поверхности от толщины отражает профиль самой волны. Условие равенства давлений и массовых скоростей на границе раздела ВВ — пластина позволяет определить параметры детонации по параметрам ударной волны в материале пластины. На рис. 4 приведена [pic] схем а расчета для вывода уравнений; При падении детонационной волны на границу раздела ВВ — пластина по
материалу последней пойдет затухающая волна, а по продуктам детонации —
отраженная волна, направленная в другую сторону. На границе раздела имеют
место следующие соотношения: С помощью полученных уравнений (23) и (24), используя соотношение (21), можно определить давление и массовую скорость в точке излома профиля, проведя .несколько экспериментов на различных толщинах пластин, а также найти ширину ЗХР. Для этого рассмотрим t-х диаграмму выхода детонационной волны на границу раздела BB —пластана и распространение ударной волны в пластине (рис. 5). Падающая на пластину детонационная волна со скоростью Dо генерирует в материале ударную волну, распространяющуюся со скоростью Dn и, вызывает движение границы раздела со скоростью [pic] (D((,— -коэффициент пропорциональности). В момент, когда плоскость Чепмена- Найдя толщину пластины (l=b), в которой происходит затухание химпика от Скорость ударной волны и скорость звука в материале пластины
определяется по известному значению скорости движения и ударной адиабате,
которая обычно задается в виде двучлена В тех случаях, когда точность измерения массовой скорости допускается в
пределах 3—5%, а определение ЗХР не требуется, зависимость W=W(l) можно не
строить, а лишь измерить скорость движения свободной поверхности пластины
шириной, равной или несколько большей b. Точность и воспроизводимость эксперимента обеспечивается лишь при
наличии плоского детонационного фронта и при проведении измерения в области однократно сжатой пластины, не затронутой волной разгрузки с боковой
поверхности. На кинетику химической реакции в ЗХР может оказывать
существенное влияние отраженная ударная волна, особенно при малых
плотностях ВВ., что может привести к занижению ширины ЗХР и завышению
параметров в плоскости Чепмёна-Жуге. Сущность электромагнитного метода измерения массовой скорости движения
вещества состоит в следующем:
при движении проводника в магнитном поле на его концах наводится ЭДС
индукции, которая связана со скоростью движения проводника, его длиной и
напряженностью магнитного поля соотношением Скорость движения проводника легко найти, если известны Н. I и (. Датчик располагается в заряде перпендикулярно его оси, а затем вместе с
зарядом помещается в постоянное магнитное поле так, Чтобы при движения
рабочая плоскость датчика пересекала силовые линии магнитного поля. [pic] При прохождении детонационной волны по заряду датчик вовлекается в движение веществом, перемещающимся за фронтом детонационной волны. При постоянных Н и I ЭДС 10 будет функцией только скорости датчика, которая совпадает со скоростью движения вещества. Метод измерения предполагает наличие достаточно сильного магнитного
поля, которое в течение опыта должно оставаться постоянным. Минимальная
напряженность поля должна быть достаточно высокой по отношению к помехам. Определение значения массовой скорости и времени химической реакции в плоскости Чепмёна-Жуге производится в соответствии с выводами теории по точке излома профиля U==U(t). Расчет значения массовой скорости производится при помощи тарировочного графика (( — высота сигнала |
|