Статья опубликована в №89 (январь) 2021
Разделы: Физика, Техника
Размещена 26.01.2021. Последняя правка: 26.01.2021.
Просмотров - 950

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА СЛОЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ВЗРЫВЧАТОГО СОСТАВА НА ЗАРЯД ВТОРИЧНОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА

Голубев Владимир Константинович

Кандидат физико-математических наук, доцент

Нижний Новгород; Университет Людвига-Максимилиана, Мюнхен

Независимый эксперт; приглашенный ученый

УДК 620.261

Введение и состояние вопроса

Исследования по использованию световых импульсов для инициирования первичных взрывчатых веществ (ВВ) начались в 50-х годах прошлого века [1]. Однако последовательное расширение и интенсификация этих работ начались только в 60-х годах с приходом эпохи лазерных источников оптического излучения. Интенсивность подобных исследований была обусловлена тем фактом, что метод оптического инициирования ВВ имеет целый ряд преимуществ по сравнению с классическим методом электрического инициирования. Это, в частности, связано с повышенной безопасностью систем лазерного инициирования к сторонним источникам электрических и электромагнитных сигналов, с возможностью использования менее чувствительных ВВ и пиротехнических составов в инициаторах и воспламенителях, а также с более широкими возможностями применения оптического метода в сложных технических системах. Уже к началу 2000-х годов было опубликовано большое число исследований, связанных как с изучением процессов инициировании ВВ, так и c изучением процессов зажигания различных энергетических материалов, а также с разработкой и внедрением различных технических и военных приложений этих явлений. Различным аспектам этой проблемы было посвящено большое число обзорных и обобщающих работ [2-9], которые до сих пор не потеряли своей актуальности.

Автор также принимал участие в подобного рода работах прикладного характера, в частности по разработке метода интенсивного короткоимпульсного нагружения конструкций взрывом тонкого слоя светочувствительного ВВ при его одновременном инициировании лазерным излучением [10]. Для примера на рис. 1 показаны используемые для проведения этих работ довольно высокоэнергетические лазерные установки. В одноканальной установке использовался активный элемент из неодимового стекла размерами ∅80×935 мм, а в трехканальной – три активных элемента размерами ∅60×920 мм.

 

Рис. 1. Лазерные установки на неодимовом стекле для создания моноимпульсов излучения с энергией 400 Дж (слева, одноканальная установка) и 600 Дж (справа, трехканальная установка).

Автором также проводилась работа по анализу различных вопросов оптического инициирования энергетических материалов и технического использования разработанных методов [11, 12]. В указанных работах в достаточно полном виде представлены и проанализированы материалы из большого числа литературных источников, описывающих результаты экспериментальных, теоретических и технических работ этого направления. Рассматривались следующие вопросы, имеющие научный и прикладной интерес: инициирование первичных ВВ; инициирование вторичных ВВ; инициирование ВВ на основе координационных соединений; инициирование пиротехнических составов; зажигание пиротехнических составов, бездымных порохов, твердых ракетных топлив и вторичных ВВ; поверхностное инициирование распределенных зарядов ВВ; разработка оптических лазерных детонаторов; испытание элементов и создание систем оптического инициирования. В частности, рассматривался и анализировался разработанный и внедренный в Сандийской лаборатории метод испытания головных частей путем подрыва распределенного по поверхности слоя светочувствительного ВВ ацетилинида-нитрата серебра [13]. На рис. 2 показаны примеры использования этого метода для нагружения боковой и донной поверхностей головных частей с целью моделирование импульсного воздействия на них рентгеновского излучения ядерного взрыва.

 

Рис. 2. Нагружение взрывом слоя светочувствительного ВВ головных частей на установке LIHE в Сандийской лаборатории.

Авторами работ [3, 7, 14] разработан и предложен для использования в системах оптического инициирования светочувствительный взрывчатый состав ВС-2 на основе комплексного пероксида ртути, обладающий рекордно высокой чувствительностью к воздействию импульсного оптического излучения при достаточно приемлемой стойкости к механическим воздействиям. Состав ВС-2 представляет собой мелкодисперсный порошок перхлорат (5-гидразо-1Н-тетразол)ртути(II), стабилизированный путем помещения в матрицу из прозрачного полимера полиметилвинилтетразола. Массовая доля такого связующего составляла 10%. Известные свойства рассматриваемого перхлората, взятые из работ [7, 14], приведены в табл. 1, а структурные формулы наполнителя и связующего показаны на рис. 1.

Таблица 1. Свойства перхлората (5-гидразо-1H-тетразол )ртути(II).

 

 

Рис. 3. Структурные формулы ингредиентов взрывчатого состава ВС-2: слева - перхлорат (5-гидразо-1H-тетразол )ртути(II), справа - полиметилвинилтетразол.

Состав ВС-2 имеет экстремально высокую восприимчивость к лазерному моноимпульсу. Экспериментально зафиксированный минимальный порог инициирования состава ВС-2 составляет 2.3 мДж/см² (λ= 1.06 мкм, τ = 30 нс, d = 4 мм), где принятые обозначения относятся к длине волны излучения, длительности моноимпульса и диаметру облучаемого пятна. Для определения удельного импульса продуктов взрыва пленочных зарядов ВС-2 (J_s) использовался метод баллистического маятника. На стальном диске маятника закрепляли пленочные заряды ВС-2 диаметром 1 см, нанесенные на алюминиевую фольгу размером 20×20 мм и толщиной 0.1 мм. В процессе экспериментов изменяли толщину зарядов ВС-2, которую оценивали по величине поверхностной плотности состава (m_s, мг/см²). Диапазон исследованных толщин зарядов ВС-2 составлял 25-310 мг/см². Импульсный твердотельный лазер ГОС-30, используемый в режиме моноимпульса (τ = 30 нс), служил в качестве источника инициирования. Лазерный пучок перед мишенью расширялся таким образом, чтобы плотность энергии в центре пучка не превышала более чем на 20% плотность энергии на периферии заряда. Кроме того, средняя плотность энергии излучения на образце в 2 раза превышала критическое значение порога инициирования. В этом случае реализовывался плоский подрыв образцов ВС-2. На рис. 2 приведена зависимость J_s(m_s) для ВС-2. Естественно, что эта зависимость будет характеризовать верхнюю границу реального удельного импульса, поскольку свой вклад в полный импульс вносит и нагружение маятника продуктами взрыва, разлетающимися в боковых направлениях.

 

Рис. 4. Зависимость удельного импульса продуктов взрыва от поверхностной плотности заряда ВС-2.

Перхлорат (5-гидразо-1H-тетразол)ртути(II) изучался с использованием квантово-химических методов расчета в числе нескольких светочувствительных ВВ в работах [15, 16]. Определялись оптимальные с энергетической точки зрения молекулярные структуры, определялись геометрические характеристики молекул, такие как взаимное расположение различных групп, длины связей, величины углов между связями. Рассчитывались энергетические характеристики, определяющие различные возможные аспекты их разложения, в частности, энергии атомизации, энергии диссоциации перхлорат-анионов, энергии разрыва связей. Определялись инфракрасные и рамановские спектры собственных колебаний молекул и сопоставлялись с подобными экспериментальными данными. Используемый в квантово-химических расчетах молекулярный комплекс перхлората ( 5-гидразо-1H-тетразол)ртути(II) показан на рис. 5.

 

Рис. 5. Молекулярный комплекс перхлората ( 5-гидразо-1H-тетразол )ртути(II), используемый в квантово-химических расчетах.

В работе [17] выполнены расчеты воздействия на различные преграды двух наиболее чувствительных к оптическому облучению взрывчатых состав на основе перхлората (5-гидразин-1Н-тетразола)ртути (II) (ВС-2) и на основе гексаметилентрипероксиддиамина (ВС-3). Связующим в составах является прозрачный полимер полиметилвинилтетразол. Пороги инициирования этих составов моноимпульсным излучением лазера на неодимовом стекле характеризуются значениями 5 и 10 мДж/см². В работе рассматривались несколько взаимосвязанных задач по воздействию взрыва на преграды, методы рассмотрения и решения которых достаточно полно описаны в работе [18]. Для рассмотрения поведения продуктов взрыва указанных составов использовали кубическое уравнение состояния, начальные плотности составов определяли исходя из заполнения связующим материалов, имеющих исходно гравиметрическую плотность. Оцениваемые таким образом плотность и скорость детонации образцов состава ВС-2 имели значения 2.11 г/см³ и 3.93 км/с, а состава ВС-3 - 0.73 г/см³ и 3.68 км/с. Для материалов преград из различных материалов использовали уравнение состояния в форме Ми-Грюнайзена с кривой холодного сжатия в форме Тэйта. Исходные данные для этих уравнений брали в основном из работы [18], а параметры уравнения состояния в области относительно низких давлений ударно-волнового сжатия определяли с использованием подхода [19, 20]. Численные расчеты воздействия объемного взрыва рассмотренных составов на преграды проводили с использованием программы одномерных упруго-пластических расчетов УП-ОК [21]. Примеры воздействия мгновенной детонации слоя состава ВК-2 на различные преграды из работы [17] показаны на рис. 6, 7. Это, во-первых, часть многочисленных расчетов по нагружению преград из различных инертных материалов и, во-вторых, практически единичные расчеты по нагружению преград из взрывчатых составов ГТК-70 и ТП-83 на основе вторичных ВВ гексогена и тэна.

 

Рис. 6. Диаграммы давления на границе раздела продуктов взрыва и преград (слева) и характер передачи механического импульса (справа) преградам из полистирола, текстолита, магния, алюминия, меди и несжимаемой преграде (снизу вверх) при их нагружении взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм.

 

Рис.7. Диаграммы давления на координатах 0, 1, 2 и 3 мм в преградах из составов ГТК-70 (слева) и ТП-83 (справа) при их нагружении взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм.

В работах [22, 23] приведены результаты по инициированию взрыва в образцах взрывчатых составов ГТК-70, ОТК -90, ОФ-8 и ТП-83 на основе гексогена, октогена и тэна при нагружении ударом металлических пластин различной толщины. В частности, на рис. 8 показаны расчетные диаграммы давления для выполненных опытов по нагружению образцов из взрывчатого состава ГТК-70 стальными пластинами толщиной 1.0, 1.6 и 3.0 мм со скоростями 326, 263 и 222 м/с. Эти условия нагружения являлись практически предельными, и при увеличении скоростей удара в подобных опытах уже реализовывались условия возбуждения в образцах взрывчатого превращения.

 

Рис. 8. Диаграммы давления на поверхности удара образцов из взрывчатого состава ГТК-70 стальными пластинами толщиной 1.0, 1.6 и 3.0 мм со скоростями 326, 263 и 222 м/с.

В данной работе поставлена задача более детально рассмотреть возможности нагружения взрывом слоя светочувствительного состава ВС-2 заряда вторичного ВВ из состава ГТК-70 с целью его инициирования по поверхности довольно значительного размера. В случае если эта поверхность является плоской, такой слой светочувствительного состава, инициируемый лазерным излучением, является плоско-волновым генератором практически любого необходимого размера. В случае необходимости возможно инициирование заряда вторичного ВВ и по поверхности более сложной геометрической формы. В данном случае представилось целесообразным рассмотреть состав ВС-2 максимально возможной плотности, для достижения которой необходимо его уплотнение путем прессования. Также представилось важным достаточно подробным образом рассмотреть вопросы толщины слоя ВС-2 в практически разумных пределах и вопросы использования между слоем светочувствительного состава и зарядом вторичного ВВ прослоек из двух металлов, меди и алюминия, различной толщины.

Результаты и обсуждение

Проведены одномерные расчеты воздействия объемного взрыва слоя светочувствительного состава ВС-2 на заряд вторичного ВВ ГТК-70 при непосредственном контакте и через прослойки двух типов. Использовались три схемы нагружения заряда ГТК-70. Первая - непосредственный подрыв на поверхности заряда ГТК-70 зарядов ВС-2 толщиной 1 и 2 мм. Вторая - подрыв тех же зарядов ВС-2 через слои меди толщиной 0.2, 0.6 и 1.0 мм. Третья - подрыв тех же зарядов ВС-2 через слои алюминия тех же толщин. Численные расчеты воздействия взрыва слоя состава ВС-2 на преграду из состава ГТК-70 проводились с использованием программы одномерных упруго-пластических расчетов УП-ОК [21]. Параметры уравнения состояния металлов и состава ГТК-70 в форме Грюнайзена и их динамические упругие свойства, используемые в расчетах, приведены в табл. 2, где ρ₀ – плотность материалов, с₀ и n– параметры кривой холодного сжатия в форме Тэйта, γ – параметр Грюнайзена, Y– динамический предел текучести и ν – коэффициент Пуассона.

Таблица 2. Параметры используемого уравнения состояния и характеристики динамической упругости

 

Эти и подобные параметры использовались для расчетов ударно-волнового нагружения и других стандартных вторичных ВВ [22, 23]. Что касается состава ГТК-70, то можно указать, что основным взрывчатым веществом в нем является гексоген (70%), в качестве пластификатора используется тринитротолуол (20%), а остальной объем занимает связующее, в качестве которого используется коллоксилин. Для продуктов взрыва состава ВС-2 использовалось уравнение состояния в виде кубической политропы. Предельно достижимая плотность состава ВС-2 2.95 г/см³ определялась, исходя из плотности кристаллов перхлората, равной 3.45 г/см³, и плотности используемого полимера, равной 1.28 г/см³, а для скорости детонации состава бралось предельное для такой плотности значение 6.0 км/с.

Результаты расчетов по непосредственному нагружению заряда ГТК-70 взрывом слоев ВС-2 толщиной 1 и 2 мм приведены на рис. 9, 10. Здесь и далее на диаграммах давления координаты отсчитываются от левой границы заряда ГТК-70, а на профилях давления - от левой свободной границы слоя ВС-2. Давление во входящих в образцы из состава ГТК-70 импульсах для обоих случаев составляет около 5.2 ГПа, а длительность на начальном этапе нагружения естественным образом различается в два раза для двух используемых толщин слоя состава ВС-2. Естественно также и наблюдаемое явление более быстрого затухания более короткого ударно-волнового импульса в процессе прохождения по толщине образца. Как можно наблюдать на рис. 7, в случае использования для взрывного нагружения образца из состава ГТК-70 существенно менее плотного состава ВК-2 давление во входящем в нагружаемый образец импульсе составляет только около 2 ГПа.

Рис. 9. Непосредственное нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

Рис. 10. Непосредственное нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

Результаты расчетов по нагружению заряда ГТК-70 взрывом зарядов ВС-2 толщиной 1 мм через слои меди толщиной 0.2, 0.6 и 1.0 мм приведены на рис. 11-13. Можно наблюдать, что увеличение толщины медной прокладки приводит к снижению амплитудного давления в нагружающем импульсе и к его некоторому растяжению в процессе распространения.

  

Рис. 11. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой меди толщиной 0.2 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 3.5, 4.0 и 4.5 мкс.

 

Рис. 12. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой меди толщиной 0.6 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 и 5.0 мкс.

 

Рис. 13. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой меди толщиной 1.0 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 и 5.0 мкс.

Результаты расчетов по нагружению заряда ГТК-70 взрывом зарядов состава ВС-2 толщиной 2 мм через слои меди толщиной 0.2, 0.6 и 1.0 мм приведены на рис. 14-16. Здесь также можно наблюдать, что увеличение толщины медной прокладки приводит к снижению амплитудного давления в нагружающем импульсе и к его более существенному растяжению. Однако при наименьшей толщине прокладки амплитудное значение давления в импульсе соответствует давлению, реализующемуся при непосредственном нагружении образца. Эффект же прокладки в этом случае проявляется только в определенном завале фронта импульса на начальной стадии нагружения.

 

Рис. 14. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой меди толщиной 0.2 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

 

Рис. 15. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой меди толщиной 0.6 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 и 4.5 мкс.

 

Рис. 16. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой меди толщиной 1.0 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

На рис. 17 показаны диаграммы давления на границе раздела продукты взрыва состава ВС-2 – медная прослойка для обеих толщин заряда ВС-2 и трех рассмотренных толщин слоев меди. Эти результаты показывают, что входящий в медную прослойку импульс характеризуется максимальным давлением около 9 ГПа и формой, обусловленной толщиной слоя светочувствительного состава и толщиной используемой прослойки.

 

Рис. 17. Диаграммы давления на границе раздела продукты взрыва ВС-2 – медная прокладка для трех толщин слоев меди и толщин слоя ВС-2 1.0 мм (слева) и 2.0 мм (справа).

Результаты расчетов по нагружению заряда ГТК-70 взрывом зарядов ВС-2 толщиной 1 мм через слои алюминия толщиной 0.2, 0.6 и 1.0 мм приведены на рис. 18-20. Можно наблюдать, что увеличение толщины алюминиевой прокладки, начиная со значения 0.6 мм, приводит к снижению амплитудного давления в нагружающем импульсе и к его некоторому растяжению в процессе распространения. Однако при наименьшей толщине прокладки амплитудное значение давления в импульсе соответствует давлению, реализующемуся при непосредственном нагружении образца. Эффект же прокладки в этом случае проявляется только в незначительном завале фронта импульса на начальной стадии нагружения.

 

Рис. 18. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой алюминия толщиной 0.2 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

 

Рис. 19. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой алюминия толщиной 0.6 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 и 4.5 мкс.

 

Рис. 20. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 1 мм через слой алюминия толщиной 1.0 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 и 4.5 мкс.

Результаты расчетов по нагружению заряда ГТК-70 взрывом зарядов состава ВС-2 толщиной 2 мм через слои алюминия толщиной 0.2, 0.6 и 1.0 мм приведены на рис. 21-23. Здесь можно наблюдать, что увеличение толщины алюминиевой прокладки приводит к изменению формы нагружающего импульса, но амплитудное значение давления в нем во всех случаях практически остается соответствующим давлению, реализующемуся при непосредственном нагружении образца. Таким образом, положительный эффект алюминиевой прокладки для обеих толщин нагружающего заряда проявляется в значительно меньшей степени, чем медной.

  

Рис. 21. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой алюминия толщиной 0.2 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

 

Рис. 22. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой алюминия толщиной 0.6 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

 

Рис. 23. Нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 толщиной 2 мм через слой алюминия толщиной 1.0 мм: слева - диаграммы давления на координатах 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм; справа - профили давления на моменты времени 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 и 4.0 мкс.

На рис. 24 показаны диаграммы давления на границе раздела продукты взрыва состава ВС-2 – алюминиевая прослойка для обеих толщин заряда ВС-2 и трех рассмотренных толщин слоев алюминия. Эти результаты показывают, что входящий в алюминиевую прослойку импульс характеризуется максимальным давлением около 7.2 ГПа и формой, обусловленной толщиной слоя светочувствительного состава и толщиной используемой прослойки.

 

Рис. 24. Диаграммы давления на границе раздела продукты взрыва ВС-2 – алюминиевая прокладка для трех толщин слоев алюминия и толщин слоя ВС-2 1.0 мм (слева) и 2.0 мм (справа).

Рассчитанные для конкретных экспериментов критические условия ударно-волнового нагружения образцов взрывчатого состава ГТК-70 стальными пластинами показаны на рис. 8. Превышение амплитудных значений давления при фиксированной длительности (форме) импульса либо увеличение длительности импульса при фиксированном амплитудном значении давления приводят к возбуждению в образцах взрывчатого превращения. Для надежного инициирования заряда ГТК-70 необходимо увеличение критического амплитудного значения давления (прежде всего) или длительности ударно-волнового импульса, по крайней мере, в два раза. В принципе эти условия выполняются практически во всех рассмотренных расчетных схемах. Однако на основе выполненных расчетов можно выбрать наиболее оптимальные, предпочтительные для экспериментальной проверки и последующего практического использования схемы нагружения.

Безусловно, наиболее оптимальной схемой нагружения является непосредственное нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2 (рис. 9, 10). В этом случае в образце формируется наиболее аккуратный ударно-волновой нагружающий импульс, приводящий к объемному возбуждению взрыва в образце. Кроме того, дополнительным фактором является также и термическое возбуждение поверхностного слоя взрывчатого состава образца горячими продуктами взрыва светочувствительного состава. В этом плане не исключена даже возможность вполне надежного инициирования состава ГТК-70 взрывом слоя более низкоплотного состава ВС-2 (рис. 7), особенно при использовании слоя толщиной 2 мм.

Металлические прокладки между слоем светочувствительного состава ВС-2 и зарядом состава ГТК-70 не улучшают характеристик образующего в образце ударно-волнового импульса, а могут, прежде всего, решать определенную конструкционную задачу некоторой механической стабилизации тонкого слоя светочувствительного состава. На основании выполненных расчетов можно сделать вывод, что для таких целей предпочтительно использовать слой алюминия толщиной 0.2-0.6 мм либо слой меди толщиной 0.2 мм.

Можно также отметить, что при применении одноканального моноимпульсного лазера с энергией в импульсе 400 Дж [11] в принципе возможно инициирование (с двукратным запасом по энергетике) слоя светочувствительного состава ВС-2 размером до 4 м². С дополнительным увеличением надежности по энергетике и исключением краевых зон пятна облучения этот размер следует конечно уменьшить до более реалистичного значения 2 м².

Заключение

Проведено довольно полное расчетное исследование взрывного воздействия слоя светочувствительного взрывчатого состава ВС-2 на основе перхлората (5-гидразо-1H-тетразол)ртути(II) на заряд взрывчатого состава ГТК-70, представляющего собой вторичное ВВ на основе гексогена. Решены задачи воздействия объемного взрыва слоя состава ВС-2 двух толщин в непосредственном контакте с зарядом состава ГТК-70 либо через прослойки из меди и алюминия трех толщин. Определено влияние толщины слоя состава ВС-2, а также наличия, материала и толщины металлических прокладок на характер взрывного нагружения заряда состава ГТК-70. Показано, что наиболее оптимальной схемой нагружения является непосредственное нагружение заряда ГТК-70 взрывом слоя ВС-2, а в случае необходимости повышения механической стабилизации слоя светочувствительного состава предпочтительно использовать тонкие слои алюминия. Проведенное сопоставление полученных расчетных результатов с экспериментальными результатами по инициированию взрыва в образцах состава ГТК-70 при их ударе стальными пластинами указывает на реальную возможность использования светочувствительного взрывчатого состава ВС-2 для одновременного лазерного инициирования большой поверхности крупных зарядов вторичного ВВ.

1. Боуден Ф., Иоффе А. Быстрые реакции в твердых веществах. - М.: ИИЛ, - 1962. - 243 c.
2. Yong L., Nguyen T., Waschl J.A. Laser ignition of explosives, pyrotechnics and propellants: A review. Report DSTO-TR-0068. - Melbourne: DSTO Aeronautical and Maritime Research Laboratory, 1995. - 76 p.
3. Илюшин М.А., Целинский И.В., Чернай А.В. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом // Российский химический журнал. - 1997. - Т. 41, № 4. - С. 81-88.
4. Bourne N.K. On the laser ignition and initiation of explosives // Proc. Royal Soc. Lond. A. - 2001. - Vol. 457. - P. 1401-1426.
5. Захаров Ю.А. Предвзрывные явления в азидах тяжелых металлов / Э.Д. Алукер, Б.П. Адуев, Г.М. Белокуров, А.Г. Кречетов - М.: ЦЭИ «Химмаш», 2002. - 115 с.
6. Таржанов В.И. Предвзрывные явления при быстром инициировании бризантных взрывчатых веществ (Обзор) // ФГВ. - 2003. - Т. 39, № 6. - С. 3-11.
7. Илюшин М.А. Разработка компонентов высокоэнергетических композиций / М.А.Илюшин, И.В. Целинекий, А.М. Судариков, И.В. Шугалей, А.В. Чернай. - СПб.: ЛГУ им. А.С: Пушкина - СПбГТИ(ТУ), 2006. - 150 с.
8. Bowden M.D. Laser initiation of energetic materials: a historical overview / M.D. Bowden, M. Cheeseman, S.L. Knowles, R.C. Drake // Proc. SPIE. - 2007. - Vol. 6662. - P. 666208(12).
9. Kennedy J.E. Spark and laser ignition // Shock Wave Science and Technology Reference Library, Vol. 5. Non-Shock Initiation of Explosives / Ed. B.W. Asay. - Berlin: Springer-Verlag, 2010. - P. 582-605.
10. Голубев В.К., Свиридов В.А. Метод интенсивного короткоимпульсного нагружения конструкций взрывом тонкого слоя светочувствительного ВВ при его одновременном инициировании лазерным излучением // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения. Сборник докладов IV научной конференции Волжского регионального центра РАРАН. - Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2006. - С. 683-692.
11. Голубев В.К. Оптическое инициирование энергетических материалов в науке и технике // International Conference "Shock Waves in Condensed Matter". - Kiev: Interpress LTD, 2012. - P. 425-435.
12. Голубев В.К. Оптическое инициирование энергетических материалов // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения. Сборник докладов VII научной конференции Волжского регионального центра РАРАН. - Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2012. - С. 607-619.
13. Sourcebook on the Light-Initiated High-Explosives Facility. Version of 2007-01-29. - Albuquerque, New Mexico: Sandia National Laboratories, 2007. - 23 p.
14. Илюшин М.А. Влияние добавок ультрадисперсных частиц углерода на порог лазерного инициирования полимерсодержащего светочувствительного взрывчатого состава / М.А. Илюшин, И.В. Целинский, И.А. Угрюмов, А.С. Козлов, В.Ю. Долматов, И.В. Шугалей, А.Н. Головчак, А.В. Веденецкий, Д.В. Королев, В.Б. Осташев // Химическая физика. - 2005. - Т. 24, № 10. - С. 49-56.
15. Голубев В.К. Квантово-химический расчет структуры, свойств и энергетики разложения молекул некоторых светочувствительных ВВ // Тезисы докладов международной конференции "IX Харитоновские научные чтения". - Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2007. - С. 112-114.
16. Golubev V.K. Quantum-chemical calculations of properties of several light-sensitive molecular complexes // Proc. XI Int. Seminar "New Trends in Research of Energetic Materials". - Pardubice, Czech Republic, 2008. - P. 568-572.
17. Golubev V.K. Explosion action of a thin layer of light-sensitive explosive formulations on barriers // Proc. XVI Int. Seminar "New Trends in Research of Energetic Materials". Pardubice, Czech Republic, 2013. P. 625-637.
18. Андреев С.Г. Физика взрыва / С.Г. Андреев, А.В. Бабкин, Ф.А. Баум, Н.А. Имховик, И.Ф. Кобылкин, В.И. Колпаков, С.В. Ладов, В.А. Одинцов, Л.П. Орленко, В.Н. Охитин, В.В. Селиванов, В.С. Соловьев, К.П. Станюкович, В.П. Челышев, В.И. Шехтер. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - В 2 т. Т.1 - 832 с., Т.2 - 656 с.
19. Голубев В.К. Определение диапазона применимости для уравнения состояния металлов с постоянным коэффициентом Грюнайзена // Химическая физика. - 2002. - Т. 21, № 10. - С. 30-35.
20. Golubev V.K. Parametrization and comparative analysis of several simple equations of state for a number of metals // Abstr. 7th Int. Meeting "New Models and Hydrocodes for Shock Waves Prosesses in Condensed Matter". Lisbon: ADAI, 2008. P. 159-160.
21. Гаврилов Н.Ф. Программа УП-ОК для решения задач механики сплошной среды в одномерном комплексе / Г.Г. Иванова, В.Н. Селин, В.Н. Софронов // ВАНТ. Сер. Методики и программы численного решения задач математической физики. - 1982. - Вып. 3.- С. 11-21.
22. Голубев В.К., Погорелов А.П. Влияние условий ударно-волнового нагружения на поведение взрывчатых составов на основе гексогена, октогена и тэна // Сборник материалов XXXIII научно-технической конференции "Проектирование боеприпасов". - Москва: МГТУ им. Баумана, 2006. С. 219-221.
23. Голубев В.К., Погорелов А.П. Влияние условий ударно-волнового нагружения на реакцию образцов взрывчатых составов // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения. Сборник докладов VII научной конференции Волжского регионального центра РАРАН. - Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2012. - С. 732-740.

Рецензии:

28.01.2021, 3:06 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Настоящая работа представляет собой обстоятельное и аргументированное исследование одной из тонких проблем в области изучения каталитических воздействий на характеристики взрывчатых веществ. Автор является признанный специалистом по этой проблематике. По-видимому, он доводит до нас, читателей результаты своих прошлых исследований в рамках НИОКР или других заказных проектов. В статье присутсвуют все признаки актуальности и новизны, как минимум в рамках открытой печати. И если приведенные здесь сведения рассекречены ( в том случае, если были засекречены в отчётах 12-летеней давности), то у специалистов не только взрывного дела, но и исследования цепных химических реакций ы твёрдотельных средах жолжны вызвать интерес, а численные расчёты могут служить ориентирами при производстве новых видов ВВ. Рецензент относит данную работу к несомненным успехам и автора, и самого журнала. Статья рекомендуется к публикации. Тем более, что она "изготовдена" в безупречном формате и с научной точки зрения, и стиллистически, и грамматически; литература, ссылки - всё соотвествует требованиям.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий