Исследование распределения электропроводности в пересжатых детонационных волнах в конденсированных взрывчатых веществах
Рефераты >> Химия >> Исследование распределения электропроводности в пересжатых детонационных волнах в конденсированных взрывчатых веществах

Применением проволочных электродов измеряется проводимость продуктов детонации в зоне, невозмущённой волнами боковой разгрузки, проводимость воздуха в боковой ударной волне, проводимость разлетающихся продуктов взрыва и оболочки заряда, причём ситуация усугубляется наличием краевого эффекта. В работе с короткими электродами вклад в измерения вносит ударная волна, отражённая от торца заряда [4,5]. Таким образом, трудно говорить о достоверности величин электропроводности исследуемых взрывчатых веществ, хотя электролитическое моделирование способно дать их оценку.

Восстановление распределения электропроводности по измеренной проводимости является обратной задачей. Решение обратных задач сопряжено со значительными трудностями. В связи с этим развитие экспериментальных методик приобретает важное, определяющее значение.

Авторами [1] исследована электропроводность в сплаве ТГ 50/50, в зарядах насыпной плотности ТГ 50/50, в гексогене, тротиле, тэне, тетриле и в азиде свинца, получены представления о распределении электропроводности за детонационным фронтом. Показано, что с точностью измерений 10-8с электропроводность возникает сразу за фронтом инициирующей ударной волны. Для сплава ТГ 50/50 изучено влияние давлений на поведение электропроводности (при 700 кбар электропроводность 100 Ом-1см-1).

Авторы [1] на основании своих результатов приходят к выводу, что в насыпных малоплотных зарядах ВВ основное влияние на образование зоны высокой электропроводности оказывают высокие температуры, в плотных зарядах высокие плотности при детонационных давлениях (металлизация).

Определённый интерес представляет работа [2]. В ней впервые сделана попытка исследования распределения электропроводности в детонационной волне. Измерения проводимости проводились с временным разрешением 0,25 нс. Однако, всё время измерений составило в ТНТ и нитрометане 20 нс, а в композите В 200 нс, что позволило произвести измерения только на участке нарастания электропроводности. В этой работе измерения проведены в жидком тротиле (»100 Ом-1см-1) и выдвинута гипотеза о проводимости продуктов детонации по „сетке” графитовых частиц в продуктах детонации тротила.

Впервые распределение электропроводности в детонационной волне в насыпных тэне и гексогене получено авторами [9]. Эксперименты показали наличие в распределении зоны высокой электропроводности и зоны низкой остаточной. Из-за нецилиндричности волны и низкого качества зарядов пространственное разрешение оказалось низким.

Более качественные результаты (пространственное разрешение – доли мм) получены при использовании дифференциальной методики [10]. Эксперименты проводились с насыпным тэном и гексогеном в зарядах Æ6 мм, помещённых в массивную стальную оболочку. Полученные результаты подтвердили результаты [9]. Распределение электропроводности в детонационной волне имеет две зоны: зону высокой электропроводности шириной » 1 мм, коррелирующую с шириной зоны химической реакции [7], электропроводность в этой зоне названа неравновесной, зона низкой электропроводности в равновесных продуктах детонации названа равновесной. Поставлен и исследован вопрос о влиянии распределения электропроводности на распределение напряженности электрического поля, сформулированы требования к измерительной ячейке.

Большой объём исследований электропроводности продуктов детонации выполнен школой Дремина А.Н. [4]. Авторы использовали методику [1]. Электроды погружались в продукты детонации на глубину 3-4 мм, что не позволило выявить зону высокой электропроводности. В связи с этим авторы считали, что имеется только зона равновесной электропроводности, определяемая высокими давлениями. Несовпадение результатов с [9,23] вызвало дискуссию, которая вместе с ионной гипотезой проводимости, выдвинутой авторами, не закончена и к настоящему времени. Здесь следует отметить, что внимательный анализ экспериментальных осциллограмм свидетельствует о существовании узкой зоны высокой электропроводности и в экспериментах [4].

Заслуживает внимания тщательно выполненная работа [7]. В ней методом электропроводности исследована детонация тротила и его сплавов с гексогеном в зарядах диаметром 10 мм в толстостенной металлической оболочке. Полученная максимальная электропроводность (»25 Ом-1см-1) в тротиле в 5 раз превосходит величину, полученную в [1]. Добавление гексогена уменьшает величину электропроводности и ширину зоны высокой проводимости. Авторы связывают это с образованием алмазной фазы конденсированного углерода. Работа подтверждает наличие двух зон проводимости. Полученные результаты авторы объясняют с точки зрения „сеточной” проводимости по графитовым частицам. В этой работе измерительные электроды выполнены в виде центрального проводящего стержня и соосного с ним цилиндра [7,9]. Такая методика обладает рядом недостатков, не позволяющих получить достоверное распределение электропроводности продуктов детонации. Учесть краевые эффекты и разлёт заряда взрывчатого вещества очень непросто, а их влияние, как оказывается, существенно. Если для авторов работ [1,4,5] разрешающая способность измерительной ячейки, определяемая её индуктивностью, не являлось помехой для измерений, то, рассматривая работы [7,9], следует помнить о времени нарастания тока в измерительном контуре, которое может не позволить зарегистрировать высокую электропроводность. Времена дискретизации в рассматриваемых работах были доведены до 50 наносекунд.

Современные работы предлагают методики свободные от присутствия в экспериментах трудностей связанных с краевыми эффектами и разлётом заряда [6]. Повышается временное разрешение, а времена дискретизации доводятся до 10 наносекунд. Однако усовершенствования утрачивают преимущества, имевшиеся ранее. Так в работе [6] отсутствует стационарность процесса детонации, что может привести к наблюдению совершенно других явлений, а с количеством взрывчатого вещества, применяемым в экспериментах, способна работать не каждая лаборатория. В частности, в начале измерений методика регистрирует проводимость ударно сжатого тротила без детонации. В продуктах детонации тротила получена максимальная электропроводность »250 Ом-1см-1.

В работе [13] качественно и количественно рассмотрено влияние ударно-волновых и краевых эффектов на измерение проводимости продуктов детонации контактной методикой. Экспериментально продемонстрирована „деформация” восстанавливаемого распределения электропроводности в зависимости от постановки эксперимента. В этой работе также подтверждено существование двух зон проводимости. Предложена постановка экспериментов для измерения проводимости невозмущенных, не затронутых волнами разгрузки продуктов детонации.

При рассмотрении процессов, сопровождающих исследования явления проводимости при детонации взрывчатых веществ, очевидны основные недостатки измерительного метода (рис.6). Помимо сопротивления продуктов детонации, незатронутых волнами боковой разгрузки, из-за наличия краевого эффекта при замыкании измерительных электродов меряется и сопротивление воздуха в ударной волне, и сопротивление разлетающихся продуктов детонации, и оболочки заряда. Присутствующий в измерениях краевой эффект учесть практически невозможно. Временное разрешение измерительной аппаратуры может быть недостаточным для регистрации сигналов в экспериментах. Разрешающая способность измерительной ячейки, определяемая временем нарастания тока в измерительном контуре, может не позволить наблюдать высокие значения электропроводности.


Страница: