Науковий вісник НГУ

Формування збіжного циліндричного фронту детонаційної хвилі

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2021

Останнє оновлення: 29 грудня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3945

Authors:

. В. Соболєв, orcid.org/0000-0003-1351-6674, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Скобенко, orcid.org/0000-0003-4606-4889, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І. І. Усик, orcid.org/0000-0003-0824-5099, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. В. Кулівар, orcid.org/0000-0002-7817-9878, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. В. Курляк, orcid.org/0000-0002-9928-0406, Державне підприємство «Науково виробниче об’єднання «Павлоградський хімічний завод», м. Павлоград, Дніпропетровська обл., Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (6): 049 - 056

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-6/049

Abstract:

Мета. Розробка лазерного способу ініціювання циліндричного фронту детонаційної хвилі, що сходиться, і методики обчислення кінематичних параметрів стінок циліндричної оболонки, розігнаної тиском продуктів детонації зовнішнього заряду вибухової речовини.

Методика. Використана дослідна технологія виготовлення світлочутливого вибухового композиту та експериментальна методика запалювання поверхні його шару розширеним лазерним променем без застосування оптоволоконного кабелю. Використані результати імітаційного моделювання – метод Монте Карло – в дослідженнях впливу освітленості на процес запалювання вибухових речовин лазерним імпульсним випромінюванням. Для обраного типу світлочутливого вибухового композиту, його вибухових і оптичних характеристик, відстані від поверхні заряду вибухової речовини до лінзи, що розсіює лазерний промінь, і з урахуванням загальної площі розширеного променю, вивчалися закономірності розподілу щільності енергії випромінювання у вертикальному й горизонтальному перерізі лазерного променю.

Результати. Проведено аналіз науково-технічного рівня методів ударно-хвильової обробки матеріалів в області надвисокого тиску з точки зору фундаментального значення кумуляції енергії у хвилях збіжного циліндричного детонаційного та ударного фронту Проведено фізико-математичне моделювання та встановлені закономірності збільшення тиску у фронті хвилі у процесі зближення стінок оболонки до осі. Проаналізовані наукові результати моделювання циліндричних оболонок, що сходяться під дією тиску продуктів вибуху. Розроблено спосіб лазерної ініціації циліндричного фронту детонаційної хвилі, що сходиться, запропонована методика обчислення кінематичних параметрів стінок циліндричної оболонки, що сходяться.

Наукова новизна. Розроблена методика визначення енергетичних характеристик розширеного лазерного променю, розрахунку енергії лазерного випромінювання, що необхідна для ініціювання детонації одночасно всієї бічної циліндричної поверхні світлочутливого вибухової композиту. Отримала розвиток ідея технічної реалізації кумуляції циліндричних детонаційних і ударних хвиль, що сходяться. Розроблена методика чисельного визначення зміни внутрішньої середньої швидкості стиснення оболонки під час руху її стінок до осі для різних співвідношень її зовнішнього радіуса до товщини стінки та з урахуванням збільшення тиску у фронті детонації.

Практична значимість. Уперше розроблено спосіб лазерного ініціювання збіжного циліндричного фронту детонаційної хвилі та апробовано пристрій, що формує збіжний циліндричний фронт детонаційної хвилі та відповідний фронт ударної хвилі у дослідному матеріалі ударом циліндричної металевої оболонки, що збігається до осі. Основою пристрою є лазерна система ініціювання вибухових речовин, що використовує світлочутливі вибухові композити, призначені для ініціювання зарядів вибухових речовин.

Ключові слова: циліндрична оболонка, вибухова речовина, лазер, ініціювання, детонація, кінематичні параметри

References.

1. Stanyukovich, K. P. (1971). Unsteady motions of a continuous medium: monograph. Moscow: Nauka.

2. Nakai, S., & Takabe, H. (1996). Principles of inertial confinement fusion – physics of implosion and the concept of inertial fusion energy. Reports on progress in physics, 59, 1071-1131. https://doi.org/10.1063/5.0023100.

3. Sedov, L. I. (1987). Similarity and Dimensional Methods in Mechanics: monograph. Moscow: Nauka.

4. Nakamura, Y. (1983). Analysis of self-similar problems of imploding shock waves by the method of characteristics. Physics of Fluids, 26, 1234. https://doi.org/10.1063/1.864273.

5. Zababakhin, Ye. I., & Zababakhin, I. Ye. (1988). Phenomena of unlimited cumulation: monograph. Moscow: Nauka.

6. Yusupaliyev, U., Sysoyev, N. N., Shuteyev, S. A., & Yelenskiy, V. G. (2015). The law of convergence of strong cylindrical and spherical shock waves in a gas with a uniform density. Pis’ma v Zhurnal eksperimental’noy i teoreticheskoy fiziki, 101(9), 683-686.

7. Yusupaliev, U., Sysoev, N. N., Shuteev, S. A., & Belyakin, S. T. (2017). The self-similarity index of the convergence of strong cylindrical shock waves in a gas with a uniform/density. Moscow University Physics Bulletin, 72(6), 539-543.

8. Sokolov, I. V. (1990). Hydrodynamic cumulative processes in plasma physics. Uspekhi fizicheskikh nauk, 160(11), 140-166.

9. Trishin, Yu. A. (2000). On certain physical problems of cumulation. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika, 1(5), 10-17.

10. Ben-Dor, G. (2017). Shock Wave Reflection Phenomena. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-71382-1.

11. Konovalov, N. A., Pilipenko, O. V., Skorik, A. D., Kovalenko, V. I., Semenchuk, D. V., & Mikhaylov, S. P. (2015). Development and full-scale testing of small arms shot oppressors with spherical baffle elements. Tekhnicheskaya mekhanika, (1), 3-14.

12. Konovalov, N. A., Pilipenko, O. V., & Skorik, A. D. (2014). Small arms shot oppressors with a barrel expansion chamber. Tekhnicheskaya mekhanika, (3), 3-14.

13. Derentowicz, H., Kaliski, S., Wolski, J., & Ziolkowski, Z. (1977). Generation of Thermonuclear Fusion Neutrons by Means of a Pure Explosion. Bull. Academie Polonaise des Sciences, Serie Sciences Techniques, 25, 897-905.

14. Sobolev, V., Cabana, E. C., Howaniec, N., & Dychkovskyi, R. (2020). Estimation of Dense Plasma Temperature Formed under Shock Wave Cumulation. Materials, 13(21), 1-9, 4923. https://doi.org/10.3390/ma13214923.

15. Stamov, L. I., & Tyurenkova, V. V. (2018). Simulation of reflection and focusing of shock waves in a conical cavity in a chemically reacting gas. Matematicheskoye modelirovaniye, 30(3), 3-18.

16. Ndebele, B., & Skews, W. (2018). The reflection of cylindrical shock wave segments on cylindrical concave wall segments. Shock waves, 28(6), 1185.

17. Kheyfets, A. E., Zel’dovich, V. I., & Frolova, N. Yu. (2017). Temperature-deformation effects during convergence of a steel cylindrical shell. In Zababakhinskiye nauchnyye chteniya: collection of materials of the XIII International Conference, (pp. 54-55). Snezhinsk: Izdatelstvo RFYATS – VNIITF. Retrieved from http://irbiscorp.spsl.nsc.ru/fulltext/WORKS/2017/%D0%97%D0%9D%D0%A7-2017_%D0%A2%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%8B.pdf.

18. Romanov, G. S., & Urban, V. V. (1982). Numerical simulation of an explosive plasma generator taking into account the transfer of radiation energy and evaporation of the walls. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal, 43(6), 1012-1019.

19. Teslenko, A. G., Gubenko, S. I., Sobolev, V. V., & Slobodskoy, V. Ya. (1987). On the emergence of gas jets during explosive processing and their effect on the structure of iron alloys. Izvestiya vuzov. Chornaya metallurgiya, (12), 84-89.

20. Glass, I. I. (1977). Shock waves and the man: monograph. Moscow: Mir.

21. Rubidge, S., & Skews, B. (2014) Shear-layer instability in the Mach reflection of shock waves. Shock Waves, 24(5), 479-488. https://doi.org/10.1007/s00193-014-0515-6.

22. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Ilyushin, M. A., & Zhitnik, N. E. (1994). Generating mechanical pulses by the laser blasting of explosive coating. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 30(2), 239-242.

23. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Ilyushin, M. A., Zhitnev, N. E., & Pet­rova, N. A. (1996). On the mechanism of ignition of energetic materials by a laser pulse. Chemical Physics Reports, 15(3), 457-462.

24. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Chernaj, V. A., Ilyushin, M. A., & Dlugashek, A. (2003). Laser initiation of charges on the basis of di-(3-hydrazino-4-amino-1,2,3-triazol)-copper (II) perchlorate. Fizika Goreniya i Vzryva, 39(3), 105-110. Retrieved from https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=7202818072.

25. Sobolev, V. V., Shiman, L. N., Nalisko, N. N., & Kirichenko, A. L. (2017). Computational modeling in research of ignition mechanism of explosives by laser radiation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 53-60.

26. Sobolev, V. V., & Chernay, A. V. (2009). Explosion processing of materials using laser initiation of explosive charges. In High Energy Material Processing: Collection of Scientific Papers, (pp. 173-181). Dnepropetrovsk: Art-Press.

27. Chernay, V. A., Bunchuk, Yu. P., & Pakhomov, S. N. (2003). Welding of heat exchanger tubes using optical initiation of explosive charges. Collection of scientific papers of the National Mining University, (18), 56-62.

28. Kal’diroly, P., & Knopfel, G. (Eds.) (1974). High energy density physics. Moscow: Mir.

29. Al’tshuler, L. V., Krupnikov, K. K., Fortov, V. Ye., & Funtikov, A. I. (2004). The elements of physics of megabar pressures. Vestnik Rossiyskoy akademii nauk, 74(11), 1011-1022.

30. Trunin, R. F. (Eds.) (1992). Properties of condensed substances at high pressures and temperatures. Sarov: VNIIEF.

31. Danilenko, V. V. (2010). Explosion: physics, engineering, technology: monograph. Moscow: Energoatomizdat.

32. Stanyukovich, K. P., Baum, F. A., & Shekhter, B. I. (2013). Explosion physics: monograph. Moscow: Ripol klassik.

33. Dudin, S. V., Sosikov, V. A., & Torunov, S. I. (2019). Laboratory explosive system for cylindrical compression. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 55(4), 507-511. https://doi.org/10.15372/FGV20190419.

34. Kanel’, G. I., Razorenov, S. V., Utkin, A. I., & Fortov, V. Ye. (1996). Shock-wave phenomena in condensed media: monograph. Moscow: Yanus-K.

35. Ilyushin, M. A., Smirnov, A. V., Sudarikov, A. M., Tselinskiy, I. V., Chernay, A. V., & Shugaley, I. V. (2010). Metal complexes in high-energy compositions: monograph. Sankt Peterburg: LGU im. A. S. Pushkina.

36. Chernaj, A. V., Sobolev, V. V., Ilyushin, M. A., & Zhitnik, N. E. (1994). The method of obtaining mechanical loading pulses based on a laser initiation of explosion of explosive coatings. Fizika Goreniya i Vzryva, 0(2), 106-111. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/292548581.

37. Soboliev, V., Bilan, N., & Kirichenko, O. (2014). Mechanism of additional noxious fumes formation when conducting blasting operations in rock mass. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 471-477. https://doi.org/10.1201/b17547.

38. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Chernaj, V. A., Ilyushin, M. A., & Dlugashek, A. (2003). Laser ignition of explosive compositions based on di-(3-hydrazino-4-amino-1,2,3-triazole)-copper(II) perchlorate. Combustion, Explosion and Shock, 39(3), 335-339.

39. Sobolev, V. V., Kulyvar, V. V., Kyrychenko, A. L., & Zazymko, V. I. (2018). Method of forming converging cylindrical shock waves. In Prospects for the development of alarm technologies, (pp. 136-141). Dnipro: Natsionalnyi Tekhnichnyi Universytet. Retrieved from http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/152337.

40. Sobolev, V. V., & Chernay, A. V. (2013). Use of the Monte Carlo method to solve the problem of detonation excitation in an explosive charge by a laser monopulse. Informatsionnyy byulleten’ Ukrainskogo soyuza inzhenerov-vzryvnikov, (1), 3-8.

41. Ilyushin, M., Shugaley, I., & Sudarikov, A. (2017). High-energy metal complexes: synthesis, properties, applications. Saarbrucken: Lap Lambert academic publishing GmbH&CO.KG.

42. Ilyushin, M. A., Tselinskiy, I. V., & Sudarikov, A. M. (2006). Developing components for high-energy compositions. Saint Petersburg: Leningradskiy gosudarstvennyy universitet im. A. S. Pushkina.

43. Matyushkin, N. I., & Trishin, Yu. A. (1978). On some effects arising from explosive compression of a viscous cylindrical shell. Prikladnaya matematika i tekhnicheskaya fizika, (3), 99-112.

44. Mikhaylov, A. N., Gordopolov, Yu. A., & Dromin, A. N. (1974). Collapse of thin-walled pipes under explosive loading. Fizika goreniya i vzryva, (2), 277-284.

45. Kashirskiy, A. V., Korovin, Yu. V., Odintsov, V. A., & Chudov, P. A. (1972). Numerical solution of a two-dimensional non-stationary problem of shell motion under the action of detonation products. Prikladnaya matematika i tekhnicheskaya fizika, (4), 76-79.

• < Попередня
• Наступна >