III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

В настоящее время гидроструйные технологии с успехом применяются для решения задач расснаряжения морально и физически устаревших боеприпасов и различных взрывных устройств. Однако промышленное внедрение данных устройств сопряжено с достаточно большим риском и требует гарантированного обеспечения безопасности реализуемых технологических процессов. В связи с этим требуется разработка специального оборудования и методики, позволяющей оценить чувствительность взрывчатого вещества (ВВ) к воздействию высокоскоростной струи жидкости и определить границы безопасного протекания процессов расснаряжения.

Установка, позволяющая моделировать воздействие струи жидкости высокого давления на навеску ВВ и определять момент возникновения химических реакций, была разработана и успешно прошла испытания [1].Одной из основных целей, реализуемых с помощью данной установки, является определение верхнего и нижнего пределов скорости (давления) струи при которых происходит эффективное разрушение ВВ и не возникает его термического саморазложения: горения и детонации.

Однако, в связи с появлением новых,более высокоэнергетических ВВ, скоростей струи порядка 800-1200 м/с, реализуемых при помощи пороховой навески, становится недостаточно и требуется модернизировать установку. В нее вводятся изменения, связанные с использованием в зарядной камере ВВ (ТЭН) вместо пороха инаправленные в первую очередь на обеспечение безопасных режимов при взрывных превращениях (рис.1).

Рис.1. Схема установки

Установка работает следующим образом: при срабатывании детонатора 5 ВВво взрывной камере 3создает волну детонации, воздействует на поршень 8, заключенный во вкладыш 7, по которому он будет осуществлять свое движение, а также перемещать жидкость 10, расположенную над ним. Проходя через ускоряющее сопло 14,жидкость воздействует на испытуемый образец ВВ 21, заключенный в обойме 20. Кинематические параметры струи рассчитываются по известным зависимостям, а наличие детонации в испытуемом ВВ определяется либо визуально, либо с использованием датчиков газоанализатора.

При функционировании в данной установке протекает комплекс сложных взаимосвязанных процессов, различных по своей природе. Чтобы описать действие данного устройства, необходимо составить комплексную модель, включающую в себя следующие составляющие[2]:

- модели распространения детонационной волны по заряду ВВа также продуктов детонации и воздуха;

- уравнения движения поршня ипроцессов, протекающие в сжимаемой жидкости за поршнем;

- соотношения для оценки прочности поршня и зарядной каморы, параметров струи.

Для описания процессов, протекающих при: детонации ВВ, а также распространении продуктов детонации во взрывной камере вместе с вовлеченными в движение массивами воздуха, воспользуемся зависимостями [3, 4].

При моделировании процессов необходимо учесть сжимаемость и истечение жидкости. Уравнения, описывающие течение жидкости, повторяют уравнения течения невязкого совершенного газа за исключением уравнения состояния, которое следует заменить уравнением состояния для сжимаемой жидкости:

где - начальное (атмосферное) давление;  - начальный удельный объем; - константа уравнения Тэйта.

В ходе разработки установки производилась оценка степени влияния различных конструктивных параметров установки на верхний и нижний пределы скорости (давления) струи, необходимые для назначения безопасных режимов при расснаряжении боеприпасов. Некоторые полученные зависимости представлены на рисунках.

Рис.2. Зависимость скорости струи от положения детонатора

Рис. 3. Зависимость скорости струи от массы ВВ

Рис. 4. Зависимость перемещения поршня от массы ВВ

Рис. 5. Зависимость перемещения поршня от положения детонатора

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент № 2122206. Способ определения чувствительностизарядаВВ к динамическому воздействия струей жидкости / Антипов В.В., Антонова ЕВ., Бреннер В.А., Воротилин М.С. и др.

2. Алешичева Л.И., Ветров В.В и др. Вопросы теории горении и взрыва конденсированных систем: Уч. пособие. -Тула: Из-во ТулГУ, 2008. - 231с

3. Воробьев Д.В., Горбунов В.В. Моделирование процесса разгона недеформируемого тела зарядом взрывчатого вещества //Вестник ТулГУ. Сер. «Актуальные вопросы механики». - Тула, 2008. - Вып.4. Т.1. - 157 с. С.48-53.

4. Линник В.И., Могильников Н.В. Модель метания стержневой оболочки продуктами детонации. // Известия ТулГУ. Сер. Проблемы специального машиностроения, вып. 8, (ч.1). - Тула: ТулГУ, 2005.