Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены газодинамические, кинетические и энергетические параметры детонации двухтопливных метановодородных систем: а) стехиометрические смеси метан --- кислород и водород --- кислород при различных соотношениях между ними; б) стехиометрическая метанокислородная смесь с добавлением водорода при различных соотношениях; в) стехиометрическая водородно-кислородная смесь с добавлением метана при различных соотношениях; г) обедненная водородно-кислородная смесь с добавлением метана при различных соотношениях; д) обогащенная водородно-кислородная смесь с добавлением метана при различных соотношениях. Обсуждены основные закономерности поведения таких систем.

Для повышения внутренней безопасности и снижения энергопотребления промышленного производства взрывчатых веществ используется водорастворимое соединение гексаметилентетрамин для замены традиционно применяемого нерастворимого мазутного топлива во взрывчатых веществах на основе нитрата аммония. Эти окислитель и топливо, объединенные в воде, создают межмолекулярное взрывчатое вещество, называемое аммонийно-аминовым взрывчатым веществом. Определяли влияние уровня pH в диапазоне 4.0 ÷ 5.8 на плотность этого взрывчатого вещества, время сшивания, образование микропузырьков, скорость детонации и водостойкость. Исследования проводились с использованием измерений плотности, цифрового вискозиметра, оптического микроскопа, испытаний на скорость детонации, измерителя проводимости. Результаты показывают, что взрывчатые вещества на основе амина аммония, приготовленные при различных уровнях pH, формируют многочисленные химически сенсибилизированные микропузырьки, средний диаметр которых уменьшается по мере снижения pH. Более низкие значения pH связаны с более высокой скоростью вспенивания и более коротким временем сшивания и вспенивания. Скорость детонации взрывчатых веществ на основе амина аммония составляет 3 500 ÷ 4 200 м/с, что немного ниже, чем у обычных эмульсионных взрывчатых веществ. Кроме того, сравнение водостойкости взрывчатых веществ на основе амина аммония при времени сшивания 1 и 24 ч дает контрастные результаты. Значение pH приблизительно 5.2 задает границу между смешиваемыми на месте и упакованными взрывчатыми веществами на основе амина аммония. Упакованные взрывчатые вещества имеют большие преимущества при значениях pH выше 5.2, а смешиваемые на месте выгоднее при более низких значениях pH. Эти результаты предоставляют теоретическое обоснование для повышения производительности этого нового водостойкого нитрированного вещества и упрощают его промышленное применение.

Изучались изготовленные методом простого роторного испарения микрокапсулы диборида алюминия (AlB₂), покрытые поливинилидендифторидом (PVDF). Согласно результатам исследования морфологии, PVDF образует неповрежденную внешнюю оболочку на поверхности каждой отдельной частицы AlB₂. По сравнению с непокрытым AlB₂ микрокапсула AlB₂@PVDF имеет меньшее время зажигания, более интенсивное горение с более быстрым нагнетанием давления. При соответствующем содержании PVDF измеренная теплота сгорания выше, чем у состава с некапсулированным AlB₂, благодаря большей эффективности выделения тепла при сгорании --- 92.3 % (эффективность состава с некапсулированным AlB₂ 85.2 %). Исследование механизма показывает, что продукт разложения PVDF, вероятно, ускоряет окисление AlB₂ на нескольких стадиях реакции, обеспечивая более высокую реакционную способность микрокапсул AlB₂@PVDF. Применение AlB₂@PVDF во взрывчатом веществе повышает плотность, скорость детонации и тепловыделение при хорошей совместимости компонентов, а механическая чувствительность сохраняется на приемлемом уровне. Следовательно, микрокапсулы AlB₂@PVDF являются перспективным металлическим горючим в композитных энергетических материалах.

В рамках метода молекулярной динамики проведены численные эксперименты по исследованию зависимости температуры плавления различных материалов (меди, серебра, титана и карбида кремния) от размера наноструктуры. Анализ полученных данных показал, что для всех материалов, начиная с определенного размера наноструктуры, температура плавления падает с уменьшением размера наноструктуры.

Обсуждается проблема измерения распределения частиц по размерам в ударно-индуцированных потоках. Представлена конструкция разработанного авторами мобильного голографического комплекса, в котором реализован метод осевой импульсной голографии. Комплекс позволяет получать голограммы с полем обзора диаметром ≈20 мм и глубиной более 20 мм и регистрировать потоки частиц свинца размером ≥3 ÷ 5 мкм, движущихся со скоростями до ≈2 км/с. Приведены примеры зарегистрированных с помощью мобильного голографического комплекса ударно-индуцированных потоков, двигавшихся в вакууме, которые состоят как из отдельных частиц размерами 5 ÷ 100 мкм, так и, преимущественно, из нитевидных образований толщиной 3 ÷ 10 мкм. Обсуждаются способы аналоговой и цифровой регистрации, восстановления голограмм, а также проблема идентификации частиц на изображениях, восстановленных из зарегистрированных голограмм.

Представлен новый тип взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, приготовленного путем замены дизельного топлива на жидкое угольное топливо (распыленный в воде уголь). Экспериментальные результаты показывают, что чем выше теплотворная способность сырого угля, тем выше скорость детонации нового жидкого взрывчатого вещества. Например, при доле жидкого угольного топлива ≈9 ÷ 12 % и теплотворной способности 5 500 ккал/кг эффективность нового взрывчатого вещества относительно стабильна и достигает лучших параметров: скорость равна 2 ,800 ÷ 3 000 м/с, бризантность возросла примерно на 7 ÷ 10 %, а производимая работа увеличилась примерно на 8 ÷ 24 % по сравнению с взрывчатым веществом из аммиачной селитры и дизельного топлива. При хранении в течение 30 дней наблюдались минимальные изменения физических и химических свойств. В то же самое время эффективность взрыва этого взрывчатого вещества сильно повысилась при добавлении композитных добавок, состоящих из нового топлива на основе угля, дизельного топлива и эмульгатора. Попытки взрывных испытаний в условиях промышленного производства были выполнены в открытом карьере Хэйдайгоу. Результаты испытаний показали, что новое взрывчатое вещество имеет существенно лучшую бризантность и бóльшую способность производить работу по сравнению с взрывчатыми веществами на основе аммиачной селитры и дизельного топлива.

С помощью электроконтактного метода исследовано влияние пористости, дисперсности и диаметра образцов на скорость детонации индивидуального низкочувствительного взрывчатого вещества триаминотринитробензол (ТАТБ). Получены данные по кривизне фронта детонационной волны. Результаты показывают, что при одинаковых условиях инициирования процесс развития детонации ТАТБ завершается после прохождения детонационной волной расстояния 3.5 диаметра образца взрывчатого вещества и не зависит от пористости, дисперсности и диаметра образцов.

Для изучения влияния начального давления окружающей среды на параметры взрыва термобарических взрывчатых веществ (ВВ) были проведены статические взрывные эксперименты с использованием тринитротолуола (ТНТ) в качестве эталона как при низком, так и при высоком начальном давлении окружающей среды. Были испытаны различные марки термобарических ВВ и предложена корреляционная модель для анализа избыточного давления и импульса взрывной ударной волны в различных начальных средах с учетом атмосферного давления. Анализ данных по давлению показал, что общие характеристики распространения и затухания взрывных ударных волн от ТНТ и термобарических ВВ в основном одинаковы при различных начальных давлениях окружающей среды. По мере уменьшения начального давления окружающей среды как избыточное давление ударной волны, так и импульс уменьшаются. Скорость распространения взрыва также становится ниже с уменьшением начального давления окружающей среды. Кроме того, по мере увеличения массы ВВ уменьшение избыточного давления и импульса снижается как для термобарических ВВ, так и для ТНТ, а также уменьшается разница в скоростях распространения ударной волны от этих двух типов ВВ. Сравнение результатов корреляционной модели с экспериментальными данными дало средние максимальные значения относительной погрешности 12.3 % для ТНТ и 8.8 % для термобарических ВВ в средах с низким давлением относительно избыточного давления ударной волны. Погрешности для импульса составили 12 % для ТНТ и 13.7 % для термобарических ВВ. Эти результаты свидетельствуют о высокой степени точности корреляционной модели. Данная корреляционная модель позволяет при различных начальных давлениях окружающей среды определять избыточное давление и импульс ударной волны взрыва, оценивать мощность ударной волны, генерируемой термобарическими ВВ.

Вопрос о возникновении реакции твердого ракетного топлива при моделировании внешнего удара осколком сохраняет свою актуальность. Выявление потенциальных механизмов реакции зарядов топлива на поражение осколками имеет решающее значение для оценки безопасности твердотопливных ракетных двигателей и разработки высокоэнергетических малочувствительных топлив. В этом исследовании эксперимент по удару осколков по заряду топлива, состоящего из глицидилового азидного полимера, гексогена и триэтиленгликольдинитрата (GRT), проводился с использованием 14.5-мм баллистической пушки и высокоскоростной камеры для получения изображений временнóй истории реакции заряда при различном баллистическом поведении. На основе полученных изображений и измеренных баллистических данных проанализирована связь между характеристиками реакции заряда, основными механизмами реакции и двумя баллистическими пределами. Результаты удара шара из вольфрама диаметром 10.0 мм по заряду GRT, находящемуся в цилиндрической стальной оболочке толщиной 3 мм, показывают, что пороговая скорость реакции соответствует баллистическому пределу проникновения осколка в оболочку. Ниже этого баллистического предела реакция топлива не возникает. В случае значительной задержки реакции, вызванной воспламенением горячих точек кристаллов гексогена, а не частиц перхлората аммония, типом реакции зарядов при полном пробивании является сгорание. И только когда большое количество частиц перхлората аммония и кристаллов гексогена участвуют в воспламенении горячих точек одновременно, а начальная скорость фрагмента превышает баллистический предел заряда в 2.2 раза, заряд может подвергаться более интенсивным реакциям, чем сгорание.

Проблема вязких оксидных пленок, препятствующих полному высвобождению энергии порошка бора во время воспламенения, преодолена с помощью фторида графена (фторографена). Выбор этого химического соединения объясняется высоким содержанием фтора, низким содержанием водорода, небольшой поверхностной свободной энергией и сильной теплопроводностью. Фторид графена реагирует с бором, выделяет при горении большое количество тепла и газообразных продуктов, эффективно удаляет вязкую оксидную пленку и предотвращает агломерацию бора. Фторид графена был синтезирован путем резки в сдвиговом эмульгаторе, а композиты из фторида графена и бора были изготовлены путем испарения растворителя. Термический анализ и испытания по определению теплоты сгорания показали, что приготовленный тонкий слой фторида графена имел среднюю толщину 1.56 нм. Композит из 20 % фторида графена и бора показал 1.86-кратное увеличение теплоты сгорания. Более того, добавление 20 % фторида графена эффективно улучшило тепловыделение при сгорании порошка бора, сделав его сопоставимым с тепловыделением сгорания высокоэнергетических композитов, состоящих из порошков металла и бора.