The authors would like to thank the Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) Program for funding, Mike Van De Waal and Gerard Gillen for their assistance in testing, Paula Cook for formulations assistance, and Ralph Acevedo and Brian Travers for pressing of the samples.

الحذر! يجب أن يتم تجهيز ومناولة، واختبار مواد شديدة الانفجار (خطر التقسيم الطبقي 1 المواد) إلا من قبل موظفين مدربين ومؤهلين. متفجرات عالية حساسة للتأثير، والاحتكاك، التفريغ الكهربائي، والصدمة. استخدام المعتمدة فقط مرافق البحث والتطوير التي يمكن التعامل مع كميات كبيرة من الفئة 1 المواد. 1. ARDEC الألياف البصرية التفجير سرعة اختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع الألياف البصرية لطول باستخدام قطع الألياف الضوئية وحزمة في مجموعات من خمسة الكابلات. وبناء على هندستها غرفة الاختبار في مواقع محددة، وتستخدم 15 أطوال متر عادة. قطاع كابل سترة المواد الظهر 15 ملم على أحد طرفي حزمة و5 ملم على الطرف الآخر من حزمة. تلميع الغايات قطع من الألياف البصرية مع P800 الحصباء صنفرة الجلد لإزالة أي نتوءات. ملاحظة: نظرا للطبيعة المدمرة لهذا الاختبار، ويفضل الألياف الضوئية البلاستيكية. خصائص الألياف البصرية هي كما يلي: ميتاكريلات الراتنج(PMMA) المواد الأساسية (980 ميكرون قطر)، المفلورة البوليمر المواد الكسوة (1000 ميكرون قطر)، 1.49 معامل الانكسار الأساسية، 0.5 الفتحة العددية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس عينة الاختبار والتركيب A-3 نوع أقطار الثاني الداعم بيليه، أطوال، والجماهير باستخدام الفرجار دقة عالية والتوازن. ملاحظة: في حين يستخدم اختبار نموذجي قطرها 1.905 سم بنسبة 2.54 سم الكريات الطول، وإجراء اختبار يمكن استخدامها مع أي حجم بيليه قدم مباراة البلاستيك يحمل كابل الألياف الضوئية تركز على كل بيليه. للاختبارات في هذه الدراسة، تم استخدام 1.905 سم الكريات قطر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل الكريات المتفجرة، واحدا تلو الآخر، في المباراة البلاستيك من خلال توسيع نطاق القطر الداخلي للأنبوب وعبر التحديق في فتحة مفتوحة. أرقام بيليه المتفجرة سجل ومواقع في المباراة. ثم تحميل بيليه معززة في أنبوب من الجزء العلوي من المباراة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع صاحب المفجر الاكريليك على رأس بيليه معززة. ملاحظة: RP-502 عبوات ناسفة Bridgewire صواعق(EBWs) تستخدم عادة. يمكن أن تكون بديلا صواعق أخرى، على الرغم من إعادة معايرة الاختبار سيكون ضروريا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج نهايات يتعرض أقصر (5 ملم) من الألياف البصرية في الثقوب صعدت اثنين في الاختبار اعبا اساسيا تفجير سرعة. ملاحظة: الثقوب خطوتين ضمان عدم وجود هواء كافية للتأين على مرور الجبهة التفجير الذي يؤدي إلى إشارة قوية. يجب أن يكون الثقوب لاعبا اساسيا قطره 0.021 بوصة بنسبة 0.020 طول حفرة الداخلي ضد المتفجرات وحفرة قطرها 0.042 بوصة لإدخال الألياف البصرية. إذا تم استخدام ألياف البلاستيك، قد يكون الرملي الخفيف من القطر الخارجي من الألياف البصرية اللازمة اعتمادا على كل من قطر الألياف واختبار اعبا اساسيا التحمل. تأكد من أن الألياف البصرية يتم إدخال بالكامل (يجلس على خطوة في حفرة صعدت اثنين). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغراء / الايبوكسي الألياف في المكان. استخدام 5 دقائق الايبوكسي لهذا البروتوكول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما الايبوكسي عقد الألياف في وشفي تماما، ضع الاكريليكجيم الأنبوب الذي يحتوي على حبيبات ناسفة على الجزء العلوي من لوحة الصلب الشهود. تأمين المباراة النص إلى لوحة الصلب مع أي وزن على أعلى من ذلك أو الشريط. تأكد من أن ليست هناك فجوة الهواء بين السطح السفلي من بيليه ناسفة الماضي ومسطحات الصلب الشهود. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الايبوكسي 360 درجة في جميع أنحاء اعبا اساسيا اختبار، والتمسك إلى لوحة الشهود. بعد الايبوكسي وقد شفي تماما، ووضع مفجر في حامل الفتيل الذي هو في الجزء العلوي من المباراة اختبار وضمان الحصول عليها في مكان مع الشريط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل المباراة الاختبار إلى غرفة الاختبار وإدراج الغايات يعد يتعرض (15 ملم) من الألياف البصرية في مربع الضوئي تلخيص. ربط مربع تلخيص الضوئي، أو غيرها من طريقة الحصول على البيانات، حسب الاقتضاء، إلى الذبذبات (1 عرض النطاق الترددي غيغاهرتز هو أكثر من كافية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل خط النار إلى المفجر RP-80. إغلاق جميع الأبواب المطلوبة / الموانئ / وغيرها، وتنفيذ عمليات تأمين منطقة في اختبار ناسفة منشأة اطلاق النار (قالإجراءات التشغيلية النموذجية) إجراءات التشغيل القياسية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكيد إعدادات الزناد، والجهد / تقسيم، والوقت / قسم الذبذبات. ربط على الزناد الخروج من fireset عالية الجهد مع عتبة الزناد من 3.0 V إلى قناة واحدة على الذبذبات. ربط مربع الضوئي تلخيص لقناة ثانية على الذبذبات. تعيين كل القنوات إلى 5 V / تقسيم وtimebase إلى 5 μsec / قسم، مع إعداد تأخير -20 μsec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفجير في البند عن طريق fireset الطاقة العالية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس قمم المقابلة لآخر من إخراج مربع الضوئي التلخيص. من الذبذبات شاشة أثر، استخدام الفولتية الذروة لتحديد أوقات محددة، على الرغم من الارتفاع الأول قد يكون مؤشرا أفضل اعتمادا على المعدات المستخدمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب سرعة تفجرها من النقاط الزمنية خمسة المكتسبة من الذبذبات. منذ يعرف المباعدة بين كل من الألياف البصرية، وحساب سرعة تفجرها من خلال تقسيم المسافة بين كل طرف من الوقت بين كل الذروة (ديموقف / الساعة = السرعة). المتوسط ​​والانحراف المعياري وكلاهما عنها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب عمق تأثير في لوحة الشاهد الصلب عن طريق وضع الصلب تحمل معايرة في دنت للعثور على الحد الأدنى، ومن ثم قياس عمق المستخدمة لتحديد العمق. </li></ol> 2. صور دوبلر السرعة بواسطة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> آلة الحجم نافذة PMMA إلى قطر عبوة ناسفة حوالي سميكة 6.5MM. ضمان أن تكون النافذة بصريا واضحة وخالية من أي عيوب تصنيع الآلات. لإنجاز هذه تأخذ ورقة واضحة بصريا من الاكريليك الزهر وبالقطع من الأقراص باستخدام قطع الليزر أو عملية الآلية الأخرى. ثم، والاستفادة من نفثات الماء للحصول على السطح واضحة بصريا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن سمك رقائق الألومنيوم لا يتجاوز 0.005 &quot;في مواصفات المصنع. إذا كان السطح احباط هو البكر (براق)، ولفة على السطح مع الفولاذ المقاوم للصدأ واضعا الكرة غطى بالرمل. والنتائج سطح منتشر في البكالوريا ليزر الأمثلك التفكير، حتى عند المحاذاة قليلا قبالة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام رقيقة، واضحة بصريا، القائمة على الاكريليك شريط لاصق لتركيب رقائق الألومنيوم إلى إطار PMMA. تأكد من عدم وجود فقاعات الهواء بين PMMA والألومنيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس المتفجرة أقطار اختبار عينة بيليه، أطوال، والجماهير. استخدام الفرجار عالية الدقة والتوازن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يلصق الكريات اختبار عينة المتفجرات مع بعضها البعض لتشكيل تهمة المستمر، بما في ذلك أي التعزيز (إذا لزم الأمر). تطبيق الشحوم في كل واجهة المتفجرة خلال التجمع في تقليص الفجوات بين الهواء في واجهات بيليه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل دبابيس تفجير سرعة إلى اعبا اساسيا الاكريليك. هذه قد تكون إما الألياف البصرية أو دبابيس كهرضغطية. مواقع دبابيس فيما يتعلق المسؤول يجب أن يكون معروفا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يلصق صاحب دبوس تفجير سرعة الاكريليك لهذا الاتهام. الشريط كافية للاحتفاظ صاحب دبوس الاكريليك لهذا الاتهام. عادة، المواقع الألياف / دبوس هي الأقرب إلى الجزء السفلي من الفصل ناسفةالدو مثل هذا التفجير حالة مستقرة يمكن ملاحظة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق المفجر لهذا الاتهام. عكس تهمة تجميعها والاستقرار في هذا التوجه للتحضير للصق النافذة PMMA. ضع كمية صغيرة من الشحوم على وجه متفجرة لمنع فقاعات الهواء في الألومنيوم / واجهة المتفجرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يلصق الجانب احباط من النافذة PMMA إلى عبوة ناسفة. إذا كانت نافذة والتهمة هي متحدة المركز، استخدم الشريط محيطي. إذا لم يكن كذلك، الشريط أسفل محور عبوة ناسفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم إرفاق نافذة PMMA بإحكام عبوة ناسفة، يلصق صاحب التحقيق PDV الاكريليك إلى إطار PMMA مع الشريط. إدراج التحقيق PDV إلى صاحب التحقيق PDV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة التحقيق PDV في حامل مع متر ظهر للانعكاس. هذا الجهاز بإخراج شعاع ليزر منخفض الطاقة ويقيس السعة العودة للانعكاس. وظهر انعكاس ل-10 ديسيبل إلى -20 ديسيبل هو مرغوب فيه. الايبوكسي التحقيق PDV في المكان مرة واحدة في التفكير الخلفي وقد تم تحديد أن يكونالأمثل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع العنصر الاختبار في غرفة ونعلق كل من أسلاك التفجير سرعة (الألياف البصرية أو إجهادي) والألياف PDV. توصيل خط النار لتفجير RP-80. أبواب إغلاق كافة المطلوبة / الموانئ / الخ. والقيام بعمليات منطقة تأمين في إجراءات التشغيل القياسية اختبار اطلاق النار المتفجرة منشأة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكيد إعدادات الزناد، والجهد / تقسيم، والوقت / قسم الذبذبات. تأكيد إعدادات النظام PDV. مراقبة الليزر إشارة وسعة الليزر المرجعية وتعديل حسب الضرورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفجير في البند عن طريق fireset طاقة عالية. حفظ آثار الذبذبات لكل من البيانات PDV والبيانات تفجير سرعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل البيانات PDV في برنامج تحليل البيانات ذات الصلة. يجب أن تتم معالجة إشارة PDV الخام باستخدام تحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) حزمة التحليل القائم. ملاحظة: من خلال النظر في محتوى تواتر هذه إشارة الخام، ومعرفة التردد الأولي من مصدر الضوء (1550 نانومتر)، حزمة التحليل الاتحاد الفرنسي للتنس تنتج الطيفية السرعة التي المؤامراتسرعة تسجيلها بوصفها وظيفة من الزمن. في هذه الحالة، PlotData، الملكية في الولايات المتحدة وزارة الطاقة واجهة المستخدم الرسومية (GUI)، يستخدم جنبا إلى جنب مع برنامج ابفيف للقيام الاتحاد الفرنسي للتنس. ومع ذلك، توجد العديد من حزم التحليل المتاحة تجاريا التي هي قادرة على أداء هذه المهام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب سرعة تفجرها من النقاط الزمنية خمسة المكتسبة من الذبذبات. منذ يعرف المباعدة بين كل من الألياف البصرية، ويتم احتساب سرعة تفجرها من خلال تقسيم المسافة بين كل طرف من الوقت بين كل الذروة (المسافة / الزمن = السرعة). وذكر أن الانحراف المتوسط ​​والعادي. </li></ol>

<ol>
	<li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Title+10,+Chapter+141,+Section+2389.">Title 10, Chapter 141, Section 2389.</a> United States Code. , (2001).</li><li>Anderson, P. E., Cook, P., Davis, A., Mychajlonka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+Binder+Systems+on+Early+Aluminum+Reaction+in+Detonations.">The Effect of Binder Systems on Early Aluminum Reaction in Detonations.</a> Propellants, Explosives, and Pyrotechnics. 38 (4), 486-494 (2013).</li><li>Trzcinski, W. A., Cudzilo, S., Paszula, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+Free+Field+and+Confined+Explosions+of+Aluminum+Enriched+RDX+Compositions.">Studies of Free Field and Confined Explosions of Aluminum Enriched RDX Compositions.</a> Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 32 (6), 502-508 (2007).</li><li>Volk, F., Schedlbauer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Products+of+Al+Containing+Explosives+Detonated+in+Argon+and+Underwater.">Products of Al Containing Explosives Detonated in Argon and Underwater.</a> , (1995).</li><li>United Nations. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Recommendations on the Transport of Dangerous Goods—Tests and Criteria, revisions adopted by reference (A.1), ST/SG/AC.10/11. , (2013).</li><li>Cooper, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Explosives Engineering. , (1996).</li><li>Chapman, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+rate+of+explosion+in+gases.">On the rate of explosion in gases.</a> Philosophical Magazine Series 5. 47 (284), 90-104 (1899).</li><li>OT, S. t. r. a. n. d., Goosman, D. R., Martinez, C., Whitworth, T. L., Kuhlow, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+system+for+high-speed+velocimetry+using+heterodyne+techniques.">Compact system for high-speed velocimetry using heterodyne techniques.</a> Review of Scientific Instruments. 77 (8), (2006).</li><li>Manner, V. W., Pemberton, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+Aluminum+in+the+Detonation+and+Post-detonation+expansion+of+Selected+Cast+HMX-Based+Explosives.">The role of Aluminum in the Detonation and Post-detonation expansion of Selected Cast HMX-Based Explosives.</a> Propellants, Explosives, and Pyrotechnics. 37 (2), 198-206 (2012).</li><li>Baker, E. L., Stiel, L., Balas, W., Capellos, C., Pincay, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+Effects+Aluminized+Explosives.">Combined Effects Aluminized Explosives.</a> , (2008).</li><li>Stiel, L. I., Baker, E. L., Capellos, C., Furnish, M. D., Elert, M., Russell, T. P., White, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+Detonation+and+Cylinder+Velocities+for+Aluminized+Explosives.">Study of Detonation and Cylinder Velocities for Aluminized Explosives.</a> Shock Compression of Condensed Matter - 2005. AIP Conference Proceedings. 845, 475-478 (2006).</li></ol>

توزيع ج: وافقت لاطلاق سراح العامة. توزيع غير محدود. الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

ملاحظة الاختلافات الضغط المحسوبة بين الصياغات المتفجرة. المعروضات المتفجرة الومنيوم ضغط أقل، ويرجع ذلك جزئيا إلى أقل نترامين (HMX) تحميل، ولكن أيضا لأن الألومنيوم يتفاعل مع الأكسجين في غازات تفجير التوسع، مما يؤدي الى دنت أصغر من انخفاض ضغط التفجير. وPBXN 5 يمارس الضغط تفجير العالي بسبب محتواه العالي الغاز على تفجير مقارنة PAX-30 (36.2 الشامات / كغ للPBXN 5 مقابل 33.1 الشامات / كغ للPAX-30). وتستخدم المزيد من المعادلات المتقدمة من الدولة (EOS) المستمدة من القياسات جدار سرعة لوصف الظروف من المنتجات المتفجرة في هذه درجات الحرارة القصوى والضغوط. 10،11 وهذا سيكون موضوع المخطوطات في المستقبل. وكان من الواضح أنه عندما يحدث رد فعل في وقت مبكر من المعدن في انفجار عبوة ناسفة، وسرعة الكشف عن تفجير أقل مما لو لم المعدنية تتفاعل. هذا هو متوقع إلى حد ما. واحدأتوقع سرعة زيادة إذا المزيد من الودائع الطاقة في توسيع جبهة التفجير نتيجة لتفاعل طارد للحرارة من الألومنيوم. انخفاض في سرعة تفجرها ينشأ من حلول للHugoniots ضغط الكثافة. حجم معين (كثافة معكوس) -pressure isentrope يدل على تغييرات في كمنتجات من تفجير توسيع (من اليسار إلى اليمين في الشكل 9). 6 isentrope توسع تمثل هذه المنتجات التفجير التي يمكن أن تشكل الديناميكا الحرارية وتوسيع طول منحنى حجم الضغط محدد . أثناء التوسع، إذا يتفاعل الألومنيوم لتشكيل الأنواع المؤكسدة، فإنه يؤدي إلى انخفاض عام في كثافة الغاز ويؤدي إلى سرعة أقل. ويتجلى هذا في isentrope التوسع دون حل للالألومنيوم غير التفاعلي (الشكل 9). منذ سرعة التفجير هو خط المماس المتقاطعة وisentrope من كثافة انطلاق على محور س، فمن الواضح التفجير الخامسelocity يجب أن ينخفض ​​عندما يتفاعل الألومنيوم في الصياغة. وباختصار، لا تزال الولايات المتحدة وزارة الدفاع لمتابعة بنشاط البحوث التطبيقية وتوصيف المواد النشيطة جديدة مع كل من التكنولوجيات التقليدية والجديدة. في حالة PDV، بل هو أداة قيمة التي تميز المتفجرات بدقة بالغة، ويوفر للباحثين معلومات قيمة حول فعالية المتفجرة. هذه دورة اختبار سريع يقلل إلى حد كبير من حيث التكلفة والوقت اللازم لتحسين ومتطلبات صياغة التحقق.

An erratum was issued for <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/video/52950/research-and-development-of-high-performance-explosives">Research and Development of High-performance Explosives</a>. The abstract, introduction, protocol, representative results, and acknowledgments sections were updated.
The Abstract was updated from:
Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. small-scale For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of photo-Doppler velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure and velocity will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.
to:
Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.
The Introduction's second to last paragraph was updated from:
In order to calculate the CJ pressure of a new explosive, a PDV system can be used to measure the particle velocity between the explosive and a polymethyl methacrylate (PMMA) window. A very thin foil, usually aluminum or copper, is placed at this interface to act as a reflective surface. In these studies, copper was used. This foil should be thin enough to prevent significant shock wave attenuation while being thick enough to prevent detonation light from passing through. Typically, a foil thickness of 1,000 angstroms is ideal for most experimental setups. Given the particle velocity in the PMMA and the detonation velocity of the explosive, the detonation pressure can be calculated with Hugoniot shock matching equations.6
to:
In order to calculate the CJ pressure of a new explosive, a PDV system can be used to measure the particle velocity between the explosive and a polymethyl methacrylate (PMMA) window. A very thin foil, usually aluminum or copper, is placed at this interface to act as a reflective surface. This foil should be thin enough to prevent significant shock wave attenuation while being thick enough to prevent detonation light from passing through. Typically, a foil thickness of 1,000 angstroms is ideal for most experimental setups. Given the particle velocity in the PMMA and the detonation velocity of the explosive, the detonation pressure can be calculated with Hugoniot shock matching equations.6
Step 2.1 in the Protocol was updated from:
Machine a PMMA window sized to the diameter of the explosive charge approximately 6.5mm thick. Ensure that the window is optically clear and free of any machining defects. To accomplish this take an optically clear sheet of cast acrylic and machining out the disks using a laser cutter or similar machining process. Then, utilize water jets to obtain an optically clear surface.
to:
Machine a PMMA window sized to the diameter of the explosive charge approximately 6.5mm thick. Ensure that the window is optically clear and free of any machining defects. To accomplish this take an optically clear sheet of cast acrylic and machining out the disks using a laser cutter or similar machining process. Then, polish the PMMA to obtain an optically clear surface.
In the Representative Results Figure 3&#39;s capation was updated from:
Figure 3. PDV setup (close view). The PDV setup at the base where the flyer plate is located.
to:
Figure 3. PDV setup (close view). The PDV setup at the base.
In the Representative Results, the paragraph between table 1 and figure 7 has been updated from:
The output from the PDV trace of the flyer plate from the bottom of the explosive charge of Figures 2-3 is shown in Figure 7. The oscillations arise from the ringing in the plate from the rapid acceleration to nearly 4-5 km/sec. The CJ pressure is calculated from modeling the product gas Hugoniot with Cooper&#8217;s approximation,6 and then extrapolating the CJ point once the aluminum-explosive Hugoniot is matched. A typical screen print from such a calculation is shown in Figure 8. The technique still has some limitations since the calculations assume a linear acceleration extrapolation from the beginning of the flyer velocity. This results in slightly underestimating the pressure, as evidenced by the results (Table 1). Work is ongoing to develop new equations to fit the early acceleration of the flyer plate.
to:
The output of the PDV trace from the bottom of the explosive charge of Figures 2-3 is shown in Figure 7. The CJ pressure is calculated from modeling the product gas Hugoniot with Cooper&#8217;s approximation,6 and then extrapolating the CJ point once the PMMA-explosive Hugoniot is matched. A typical screen print from such a calculation is shown in Figure 8. The technique still has some limitations since the calculations assume a linear extrapolation from the beginning of the window velocity trace. This results in slightly underestimating the pressure, as evidenced by the results (Table 1).
In the Representative Results Figure 7 and its caption were updated from:
<img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig7old.jpg" />
Figure 7. Plate velocity as a function of time for the measurement of CJ pressure in the PBXN-5 explosive. Note the excellent agreement between two different shots, where the traces practically fall on one another.
to:
<img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig7new.jpg" />
Figure 7. Window velocity as a function of time for the measurement of CJ pressure. Note the excellent agreement between the different shots, where the traces practically fall on one another.
Also in the Representative Results, Figure 8 had its caption update from:
Figure 8. Calculation of the CJ pressure from the copper flyer plate data on the PDV experiment. Note that the extrapolation assumes a linear acceleration in the initial push of the flyer plate which currently leads to an underestimation of the CJ pressure.
to:
Figure 8. Calculation of the CJ pressure from the PDV experiment. Note that the extrapolation assumes a linear acceleration in the initial push of the window which currently leads to an underestimation of the CJ pressure.
The Acknowledgments section was updated from:
The authors would like to thank the Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) Program for funding, Mike VanDeWal and Gerard Gillen for their assistance in testing, Paula Cook for formulations assistance, and Ralph Acevedo and Brian Travers for pressing of the samples.
to:
The authors would like to thank the Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) Program for funding, Mike Van De Waal and Gerard Gillen for their assistance in testing, Paula Cook for formulations assistance, and Ralph Acevedo and Brian Travers for pressing of the samples.

Several corrections were made to: Research and Development of High-performance Explosives

Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

تطوير متفجرات عالية للاستخدام العسكري ينطوي على اعتبارات السلامة واسعة ومحدودية الموارد بسبب متطلبات مرفق اختبار. في الجيش الاميركي التسلح بحث والتطوير والقيادة الهندسة (ARDEC)، Picatinny السكك ارسنال، يتم تقييم المتفجرات من المستوى البحثي من خلال الرصد دورة حياة كاملة ونزع السلاح. يتم تقييم المتفجرات الجديدة أكثر أمانا للمناولة وتخزين، وتحميل بشكل مستمر في محاولة لتوفير ذخيرة فعالة وآمنة لالمحاربون. يفرض القانون الأخير أن يتم اتباع كلما كان ذلك ممكنا، الذخائر غير حساس (IM) المبادئ التوجيهية والمتطلبات. لذلك، كلما تم تجميع المتفجرات جديدة وصياغة، واختبار الأداء أمر بالغ الأهمية لضمان تلبية متطلبات المستخدمين. في هذا السياق، تتم مقارنة قياس الخواص تفجير PAX-30 التي تم تطويرها حديثا مع PBXN-5، والتقليدية متفجرة عالية الأداء. ولا سيما، وقياس VELO تفجير لالمدينة وتفجير الضغط، والتي هي مهمة للتحقق من النماذج النظرية والحسابية الأداء، ويشارك. تم تطوير PAX-30 ليحل محل المتفجرات إرث مثل PBXN-5 باستخدام الألومنيوم على رد الفعل. الألومنيوم يمتلك المحتوى الحراري المرتفع للأكسدة كما الألومنيوم على أساس لكل الرحى: 2AL + 3/2 O 2 -&gt; آل 2 يا 3 (1،670 كج / مول) بإضافة الألومنيوم بدلا من صدمة المكونات المتفجرة الحساسة، يتم تقديم صياغة أكثر أمانا للصدمات والمخاطر الشتائم الخارجية. وهذا يساعد بشكل فعال تحقيق القاسي الذخائر (IM) متطلبات الأمم المتحدة، وفي الوقت نفسه الحفاظ على الأداء اللازمة لتطبيقات عسكرية 2،3.4. مرافق لاختبار هذه البنود هي فريدة من نوعها ودرجة عالية من التخصص. يتم تنفيذ بعض الاختبارات الأولية للكشف المتفجرات قبل التعامل بكميات كبيرة. توتشمل الاختبارات ذات المناظر توصيف الحراري مع الكالوري التفاضلية المسح الضوئي (DSC) وتأثير واختبارات الاحتكاك. للاختبارات DSC، يتم تسخين عينة اختبار صغيرة بمعدل ثابت في جو خامل، ويتم رصد كمية واتجاه تدفق الحرارة. في اختبارات التصادم والاحتكاك، وتخضع العينة للإهانات من موحدة انخفاض الوزن (BUNDESANSTALT الفراء Materialprufung، أو BAM الأثر)، و 5 لاختبار الاحتكاك دبوس السيراميك موحدة ولوحة (BUNDESANSTALT الفراء Materialprufung، أو الاحتكاك BAM). مرة واحدة تعتبر الصياغات آمنة للمعالجة، ويتم إنجاز مزيد من النطاق من قبل تقنيات خلط الملكية. باختصار، تقع المتفجرات العالية إلى ثلاث فئات: تذوب المدلى بها، التي الموثق هو مادة تذوب في المرحلة مثل الشمع، نتريت (تي ان تي)، dintroanisole (DNAN)، أو غيرها من المواد قابل للانصهار. ويمكن إدراج المواد الصلبة الحيوية أو الوقود مع دراسة متأنية من المساواةحجم جسيما والتوافق. يلقي علاج، حيث الموثق هو بوليمر castable، مثل البيوتادايين منتهية الهيدروكسيل (HTPB)، polyacrylate، أو غيرها من الايبوكسي من نوع البلاستيك الذي هو السائل في حالته غير المتفاعل، ولكن عند بدء يتصلب إلى مادة صلبة. تدرج المواد الصلبة في مصفوفة خلال حالته السائلة. ضغط، الذي تحميل المواد الصلبة عالية جدا، وكثيرا ما تقترب ما يقرب من 95٪ من وزنها، مع الموثق الذي تمت إضافته إلى معطف المواد الصلبة باستخدام عملية ورنيش أو قذف. مرة واحدة ضغط أو الزهر، ويتم تشكيله من المواد باستخدام منهجيات موحدة للحصول على هندسة المناسبة لاختبار المطلوب. في هذه الورقة، PAX-30 و PBXN-5 هي الأداء العالي الضغط المتفجرات. مصنوعة من تركيبات من خلال عملية الطين طلاء، التي علقت بلورات نترامين النشطة (HMX، RDX، أو CL-20) والألومنيوم الجسيمات في محلول مائي. ورنيش مع ط الموثق الملكيةوأضاف ق ذلك الحين. على إضافة ورنيش، والمعاطف البوليمر بلورات المتفجرة، يتم تسخين تعليق تحت فراغ لابعاد المذيب، ومن ثم يتم تصفية الجزيئات والمجففة. ثم يتم الضغط على جزيئات شبيهة الحبيبية إلى تكوين المطلوب. تفجير السرعة من أجل تحديد سرعة تفجرها، لا بد من مراقبة وصول الجبهة تفجير في المواد. ويعرف التفجير نتيجة لارتفاع فوري الاكتفاء الذاتي في الضغط ودرجة الحرارة التي هي أسرع من سرعة الصوت في هذه المادة. يصبح مكتفية ذاتيا مرة واحدة في درجة الحرارة والضغط تكفي لتوفير التفاعلات الطاردة للحرارة وراء الجبهة رد فعل التكاثر. ويتحقق مثل هذا السلوك من خلال دمج المؤكسدة الأنصاف مثل مجموعة النترات في بعض المواد لتشكيل. وترد مثالين المعروفة باسم RDX (سيكلو-1،3،5-ثلاثي الميثيلين-2،4،6-trinitramine) وموضوعة (cyclotetramethylenetetranitramine) طن الشكل 1، والتي إلى حد كبير على المواد الفعالة المستخدمة في وزارة الدفاع الأميركية (وزارة الدفاع). لاحظ توازن الأكسجين في الجزيئات، مما يؤدي في تفاعل طارد للحرارة، نشر النفس وراء الصدمة الأمامية. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig1.jpg" /> الشكل 1. RDX (سيكلو-1،3،5-ثلاثي الميثيلين-2،4،6-trinitramine، يسار) وموضوعة (cyclotetramethylenetetranitramine، يمين). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> طريقة واحدة لتحديد سرعة الجبهة التفجير هو رصد مكانتها بوصفها وظيفة من الزمن. يتم تنفيذ تفجير سرعة (FODV) اختبار الألياف الضوئية لتحديد سرعة تفجير عبوة مواد متفجرة. وقد صمم لاعبا اساسيا الاكريليك لعقد عينة المتفجرة، وتحديد البصريةالألياف على مسافات المعروفة أسفل طول تهمة. يستخدم الاختبار المعياري 5 بوصة طولا و 0.75 بوصة قطر عينة المتفجرة مع خمس مجموع الألياف البصرية؛ يقع الألياف السفلي 0.50 بوصة من الجزء السفلي من هذه التهمة، ويقع كل من الألياف على التوالي 1 بوصة فوق التالي. الثقوب المحفورة في المباراة الاكريليك هما صعدت الثقوب. هو حجم ثقب قطره أكبر لتناسب الأساسية والكسوة من الألياف البصرية، ويعمل حفرة قطرها أصغر باعتباره المجال الجوي المحصورة. كما تقدم التفجير من خلال عينة المتفجرة، موجة الصدمة المنتجة يثير المجال الجوي يقتصر إنتاج، ومضة قصيرة مشرق التي يمكن ملاحظتها مع الألياف البصرية. و-الألياف البصرية المستخدمة في هذا الاختبار تمتلك نواة البلاستيك غير مكلفة. ونظرا لطبيعة المدمرة لاختبار واتساق صدمة الهواء، لم يتم العثور ألياف عالية الجودة لتكون ضرورية للحفاظ على البيانات سرعة عالية الجودة. مرفق الاختبار في Picatinny السكك ارسناليستخدم ثنائيات ضوئية لخص لترجمة الضوء من تفجير في التيار الكهربائي. اتساع ارتفاع الجهد هو غير مهم لأغراض هذا الاختبار. تم توصيل الذبذبات 1 غيغاهرتز إلى مربع التلخيص الضوئي، على الرغم من أن معدل أخذ العينات هو أبعد من ما هو ضروري لهذا الاختبار. الألياف &quot;قمم&quot; البصرية يمكن إما يحددها أول ارتفاع لقيم إشارة أو الذروة. وبالنظر إلى المسافة بين الألياف البصرية والفارق الزمني بين وصول التفجير، ثم يتم تحديد تفجير سرعة. ضغط التفجير ويقدر ضغط التفجير عن طريق قياس عمق تأثير في ذلك كمحصلة لوحة الصلب القياسية من تفجير المتفجرات في. أعماق دنت هي مرتبطة بشكل جيد لقيم ضغط معروفة لمجموعة متنوعة من المركبات المتفجرة. عادة، لأن معظم المتفجرات تستوفي الشرط تشابمان-Jouguet (CJ) لتفجير لتحدث، وعادة ما يشار الضغط تفجير لكما ضغط CJ، وسيكون من هذه النقطة إلى الأمام في هذه المقالة. وضعت الجمعية تهمة على رأس لوحة الصلب، ودعا الى &quot;لوحة الشاهد&quot;، ونتائج تفجير في تأثير في اللوحة. ثم تتم مقارنة عمق دنت في القطر تهمة 0.75 بوصة القياسية للعديد من المواد المتفجرة مع الضغوط تفجير المعروف أن عمق اختبار دنت. ضغط التفجير التي دنت لوحة هي طريقة موثوق بها مع سنوات عديدة من البيانات الموثقة عن علاقات مقبولة. ومع ذلك، فإن التفجير هي عملية ديناميكية وسريعة التفاعل الكيميائي، وفي السنوات الأخيرة أصبح من المرغوب فيه للاستفادة من أدوات مع دقة أعلى لمراقبة التاريخ ضغط الوقت. لقياس مباشرة ضغط انفجار عبوة ناسفة والضوئية دوبلر السرعة بواسطة (PDV) يمكن أن تستخدم أيضا. وقد تم تطوير هذا النظام تداخل الليزر من قبل المختبر الوطني لورانس ليفرمور ويستخدم لنانومتر مصدر ليزر CW 1550. بتوجيه الليزر على التحرك هدفاد جمع خفيفة، وتواتر ضربات الناتجة-تحول دوبلر يمكن تحليلها لتوفير أثر سرعة الهدف. على عكس تقنيات التصوير التقليدية عالية السرعة، وهذه آثار سرعة سجل مستمر من سرعة المستهدف بوصفها وظيفة من الزمن. وقد اكتسبت هذه التقنية لقياس اهتماما كبيرا في السنوات القليلة الماضية، وأصبحت في كل مكان في وزارة الدفاع وزارة الطاقة (وزارة الطاقة) مختبرات توصيف المتفجرة. من أجل حساب الضغط CJ من المتفجرات الجديد، وهو نظام PDV يمكن استخدامها لقياس سرعة الجسيمات بين المتفجرات ونافذة ميتاكريلات (PMMA). احباط رقيقة جدا، وعادة الألومنيوم أو النحاس، يتم وضعها في هذه الواجهة ليكون بمثابة سطح عاكس. في هذه الدراسات، تم استخدام النحاس. وينبغي أن يكون هذا احباط رقيقة بما يكفي لمنع صدمة كبيرة موجة توهين في حين يجري سميكة بما فيه الكفاية لمنع الضوء تفجير من المرور. عادة، سمك احباطمن 1000 انغستروم مثالية للالاجهزة معظم التجريبية. ونظرا لسرعة الجسيمات في PMMA وسرعة تفجير المتفجرات، ويمكن حساب الضغط التفجير مع المعادلات صدمة مطابقة Hugoniot 6 في حين أن الاختبار FODV في 0.75 &quot;قطر التهمة هي معيار أنشئت في ARDEC، اختبارات وفقا PDV-تشهد باستمرار الصقل. اعتمادا على صياغة المتفجرة، واحد أو كلا الاختبارات يمكن استخدامها لوصف سرعة التفجير وضغط التفجير.

<table><tbody><tr><td>cylcotetramethylenetetranitramine</td><td>BAE</td><td>Class 5</td><td>1.1D, High Explosive</td></tr><tr><td>Aluminum</td><td>Valimet</td><td>Proprietary</td><td></td></tr><tr><td>Viton</td><td>3M</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Grease</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 182</td><td>Gap sealer</td></tr></tbody></table>

research and development of high-performance explosives

اختبار التنموي من المتفجرات العالية للتطبيقات العسكرية ينطوي على صياغة الصغيرة، واختبار سلامة، وأخيرا اختبارات الأداء تفجير للتحقق من الحسابات النظرية. على نطاق صغير لصيغ وضعت حديثا، وتبدأ العملية مع يمزج على نطاق صغير، والاختبار الحراري، وتأثير وحساسية الاحتكاك. فقط ثم القيام اللاحقة تركيبات نطاق أوسع الشروع في اختبار التفجير، التي سيتم تغطيتها في هذه الورقة. وقد أدت التطورات الحديثة في تقنيات توصيف للدقة لا مثيل لها في توصيف تطور الزمن المبكر من التفجيرات. تقنية جديدة من السرعة بواسطة الصور دوبلر (PDV) لقياس ضغط التفجير وسرعة سيتم تقاسم ومقارنة مع التقليدية الألياف الضوئية سرعة تفجرها ولوحة-دنت حساب ضغط التفجير. على وجه الخصوص، وسيتم مناقشة دور الألومنيوم في مستحضرات المتفجرة. أدت التطورات الأخيرة في تطوير و المتفجراتormulations أن يؤدي إلى رد فعل من الألومنيوم في التوسع المنتج تفجير في وقت مبكر جدا. هذا التفاعل المعزز يؤدي إلى تغيرات في سرعة تفجرها والضغط بسبب رد فعل الألومنيوم مع الأكسجين في منتجات الغاز في التوسع.

ويرد إعداد نموذجي لPDV في الشكلين 2 و 3، في حين يظهر الإعداد FODV في الشكل (4). وبعد التفجير، ويبين مما أدى لوحات دنت من الطلقات FODV التقليدية في الشكل (5)، مع نتائج موقف / وقت PAX-30 وPBXN 5 في الشكل (6). كل المواد تمتلك سرعات تفجير مماثلة (المنحدر من الخط)، مع PAX-30 ~ 0.4 μsec / مم أبطأ. في حين أنه قد لا يبدو أن هناك فرق كبير، هو في الواقع في ضوء حقيقة أن PAX-30 تمتلك ما يقرب من 20٪ أقل من حيث الوزن ملء ناسفة. تفجير السرعة ليست هي اختبار حاسم لتحديد رد فعل الألومنيوم في أو مباشرة بعد الجبهة التفجير، ولكنه يمكن أن تعطي تقييما أوليا لرد فعل الألومنيوم. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig2.jpg" /> الرقم 2.<html> والإعداد PDV نموذجي. مكدسة الكريات المتفجرة أو العصي مسبوكة. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig3.jpg" /> الشكل 3. الإعداد PDV (عرض وثيقة). الإعداد PDV في القاعدة التي تقع فيها لوحة نشرة. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig4.jpg" /> الشكل 4. FODV الإعداد. وepoxied العصا على لوحة الصلب الشهود لضمان اتصال متين وموقف تستقيم أثناء الإعداد. المفجر ومعززة هم على رأس العصا.<html> = &quot;https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig4large.jpg&quot; الهدف = &quot;_ فارغة&quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig5.jpg" /> الرقم 5. دنت من اختبار FODV. يقاس دنت مع معايرة قياس عمق أو profilometer. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig6.jpg" /> الشكل (6). حسابات معدل التفجير. كل نقطة البيانات هي من دبابيس الألياف الضوئية في الإعداد FODV. PAX-30 R 2 = 0.999717، RMSE (الجذر يعني خطأ مربعا) = 0.519693. PBXN 5 ر 2 = 0.998778، RMSE = 1.342272.ام / ملفات / ftp_upload / 52950 / 52950fig6large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> مادة متفجرة </td><td> ن </td><td> تفجير السرعة (مم / μsec) </td><td> الضغط CJ (GPA، لوحة دنت) </td><td> الضغط CJ (GPA، PDV) </td></tr><tr><td> PBXN-5 </td><td> 3 </td><td> 8.83 ± 0.12 </td><td> 37.9 ± 1.4 </td><td> 34.7 ± 0.0 </td></tr><tr><td> PAX-30 </td><td> 3 </td><td> 8.48 ± 0.04 </td><td> 32.3 ± 1.3 </td><td> 30.5 ± 0.3 </td></tr></tbody></table> الجدول 1. بيانات الأداء من التجارب. n هو عدد من الاختبارات، ولكل منها 5 دبابيس الألياف البصرية. ويتكون ضغط PDV CJ من اختبار واحد فقط. ال<html> يتم عرض الإخراج من التتبع PDV من لوحة نشرة من أسفل العبوة الناسفة من الأرقام 2-3 في الشكل 7. التذبذبات تنشأ من طنين في لوحة من تسارع إلى ما يقرب من 4-5 كم / ثانية. يتم حساب الضغط CJ من نمذجة Hugoniot الغاز المنتج مع تقريب كوبر، 6 ثم استقراء نقطة CJ مرة واحدة يتم مطابقة Hugoniot الألومنيوم ناسفة. ويرد طباعة الشاشة نموذجية من مثل هذا الحساب في الشكل 8. هذه التقنية لا يزال لديه بعض القيود منذ الحسابات تفترض استقراء تسارع الخطي من بداية سرعة المسافر. وهذا يؤدي إلى التقليل من الضغط نوعا ما، كما يتضح من النتائج (الجدول 1). العمل جار لتطوير معادلات جديدة لتتناسب مع التسارع في وقت مبكر من لوحة المسافر. تحميل / 52950 / 52950fig7.jpg &quot;/&gt; الرقم 7. لوحة السرعة بوصفها وظيفة من الوقت لقياس ضغط CJ في PBXN 5 المتفجرات. لاحظ اتفاق الممتاز بين اثنين من لقطات مختلفة، حيث تقع آثار عمليا على بعضها البعض. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 8" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig8.jpg" /> الشكل 8. حساب الضغط CJ من البيانات لوحة النحاس نشرة على التجربة PDV. لاحظ أن استقراء يفترض تسارع الخطي في الدفعة الأولى من لوحة المسافر الذي يؤدي حاليا إلى التقليل من الضغط CJ. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا ل عرض نسخة أكبر من هذا الرقم. &lt;</a>/ أ&gt; <img alt="الرقم 9" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig9.jpg" /> الرقم 9. تصوير من isentropes التوسع للألومنيوم وكان رد فعل والمتفاعل في منتجات التفجير. خطوط زرقاء على التوالي هي الحلول الظل التي تتناسب مع سرعة التفجير. ملاحظة الحل منتجات شركة رد فعل يجبر سرعة تفجرها إلى أن تكون أقل من حل غير المتفاعل آل. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig9large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Research and Development of High-performance Explosives at JoVE.com

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

البحوث والتنمية من المتفجرات عالية الأداء

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

research-and-development-of-high-performance-explosives

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

17.4K Views.  US Army ARDEC, Picatinny Arsenal. Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

Video: Research and Development of High-performance Explosives

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

التوليف وMicrodiffraction في الضغوط الشديدة ودرجات الحرارة

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Quantitative Detection of Trace Explosive Vapors by Programmed Temperature Desorption Gas Chromatography-Electron Capture Detector

The direct liquid deposition of solution standards onto sorbent-filled thermal desorption tubes is used for the quantitative analysis of trace explosive vapor samples. The direct liquid deposition method yields a higher fidelity between the analysis of vapor samples and the analysis of solution standards than using separate injection methods for vapors and solutions, i.e., samples collected on vapor collection tubes and standards prepared in solution vials. Additionally, the method can account for instrumentation losses, which makes it ideal for minimizing variability and quantitative trace chemical detection. Gas chromatography with an electron capture detector is an instrumentation configuration sensitive to nitro-energetics, such as TNT and RDX, due to their relatively high electron affinity. However, vapor quantitation of these compounds is difficult without viable vapor standards. Thus, we eliminate the requirement for vapor standards by combining the sensitivity of the instrumentation with a direct liquid deposition protocol to analyze trace explosive vapor samples.

Trace explosive vapors of TNT and RDX collected on sorbent-filled thermal desorption tubes were analyzed using a programmed temperature desorption system coupled to GC with an electron capture detector. The instrumental analysis is combined with direct liquid deposition method to reduce sample variability and account for instrumentation drift and losses.

الكشف عن كمية من المتفجرات عن طريق تتبع الأبخرة درجة الحرارة المبرمجة الامتزاز الغاز اللوني-الكترون التقاط الكاشف

The direct liquid deposition of solution standards onto sorbent-filled thermal desorption tubes is used for the quantitative analysis of trace explosive ...

Chemistry

A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform stress and strain rate. This can be produced by evenly loading the inner surface of a cylinder. Due to the axial symmetry, as the cylinder expands the wall is placed into a tensile hoop stress that is uniform around the circumference. While there are various techniques to generate this expansion such as explosives, electromagnetic drive, and existing gas gun techniques they are all limited in the fact that the sample cylinder must be at room temperature. We present a new method using a gas gun that facilitates experiments on cylinders from 150 K to 800 K with a consistent, repeatable loading. These highly diagnosed experiments are used to examine the effect of temperature on the fracture mechanisms responsible for failure, and their resulting influence on fragmentation statistics. The experimental geometry employs a steel ogive located inside the target cylinder, with the tip located about halfway in. A single stage light gas gun is then used to launch a polycarbonate projectile into the cylinder at 1,000 m/sec-1. The projectile impacts and flows around the rigid ogive, driving the sample cylinder from the inside. The use of a non-deforming ogive insert allows us to install temperature control hardware inside the rear of the cylinder. Liquid nitrogen (LN2) is used for cooling and a resistive high current load for heating. Multiple channels of upshifted photon Doppler velocimetry (PDV) track the expansion velocity along the cylinder enabling direct comparison to computer simulations, while High speed imaging is used to measure the strain to failure. The recovered cylinder fragments are also subject to optical and electron microscopy to ascertain the failure mechanism.

Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

منهج في دراسة الاعتماد درجة الحرارة من ديناميك الكسر والتفتيت

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

إعداد والتفاعلية من Gasless ذات البنية النانومترية المواد الطاقوية

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures up to many hundreds of megapascals. In this respect the simplicity of the Hopkinson pressure bar has a major advantage in that while the measurement end of the Hopkinson bar can endure and be exposed to harsh conditions, the strain gauge mounted to the bar can be affixed some distance away. This allows protective housings to be utilized which protect the strain gauge but do not interfere with the measurement acquisition. The use of an array of pressure bars allows the pressure-time histories at discrete known points to be measured. This article also describes the interpolation routine used to derive pressure-time histories at un-instrumented locations on the plane of interest. Currently the technique has been used to measure loading from high explosives in free air and buried shallowly in various soils.

This protocol details the use of Hopkinson pressure bars to measure reflected blast loading from near-field explosive events. It is capable of interpolating a pressure-time history at any point on a reflective boundary and as such can be used to fully characterize the spatial and temporal variations in loading produced.

الانفجار الكمي عن طريق هوبكنسون البارات الضغط

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures ...

Minimum Burning Pressures of Water-based Emulsion Explosives

This manuscript describes a protocol to measure the minimum pressure required for sustained burning of water-based emulsion explosives. Pumping water-based emulsion explosives for blasting applications can be very hazardous, as demonstrated by a number of pump accidents around the globe in the last decades, including some that resulted in fatalities. In Canada, the recognition of this hazard has led to the development of pumping guidelines that were endorsed by both the explosives industry and the Explosive Regulatory Division of the Canadian government. In these guidelines, it was noted that the minimum burning pressures (MBP) measured in a laboratory would provide a good guide to characterize the behaviour of these products in pumping systems. The same guidelines also call for the design of pump systems that prevent, whenever possible, pressures from exceeding the MBP of the product being pumped. At the time of publication of these guidelines, a methodology existed for measuring such MBP values but it had never been validated to measure the MBP of ammonium nitrate water-based emulsions (AWEs). AWEs are now used much more widely than any other water-based explosives and precursors in on-site bulk loading operations.
The Canadian Explosives Research Laboratory (CanmetCERL) has been conducting research over the last ten years to develop a validated testing protocol to measure and interpret representative MBP values for AWEs. The test, as it is performed today, will be described and the critical components will be justified by reference to recent published data. Results of MBP measurements, for a range of AWE products, will be presented. Inclusion of the MBP test in the test standards for the authorization of high explosives in Canada will also be discussed.

We present an apparatus based on hot-wire ignition in a pressurized enclosure and an associated methodology to measure the minimum pressure required to induce sustained combustion in water-based emulsion explosives. This method improves product characterization to allow one to use them more safely during pumping and mixing operations.

حرق الضغوط الناجمة عن المتفجرات مستحلب المياه على أساس الحد الأدنى

This manuscript describes a protocol to measure the minimum pressure required for sustained burning of water-based emulsion explosives. Pumping ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

طريقة موحدة لقياس كفاءة مجموعة من مسح لعينة من المتفجرات تتبع

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. Nanothermites are combustible materials made up of inorganic fuel and an oxidizer. In nanothermite foams, aluminum is the fuel and aluminum phosphate and tungsten trioxide are the oxidizing moieties. The highest flame propagation velocities (FPVs) in nanothermites are observed in loose powders and FPVs are strongly decreased by pelletizing nanothermite powders. From a physical standpoint, nanothermite loose powders are metastable systems. Their properties can be altered by unintentional compaction induced by shocks or vibrations or by the segregation of particles over time by settling phenomena, which originates from the density differences of their components. Moving from a powder to an object is the challenge that must be overcome to integrate nanothermites in pyrotechnic systems. Nanothermite objects must have both a high open porosity and good mechanical strength. Nanothermite foams meet both of these criteria, and they are prepared by dispersing a nano-sized aluminothermic mixture (Al/WO3) in orthophosphoric acid. The reaction of aluminum with the acid solution gives the AlPO4 &#34;cement&#34; in which Al and WO3 nanoparticles are embedded. In nanothermite foams, aluminum phosphate plays the dual role of binder and oxidizer. This method can be used with tungsten trioxide, which is not altered by the preparation process. It could probably be extended to some oxides, which are commonly used for the preparation of high performance nanothermites. The WO3-based nanothermite foams described in this article are particularly insensitive to impact and friction, which makes them far safer to handle than loose Al/WO3 powder. The fast combustion of these materials has interesting applications in pyrotechnic igniters. Their use in detonators as primers would require the incorporation of a secondary explosive in their composition.

This manuscript describes the synthesis of combustible aluminophosphate matrices by the reaction of orthophosphoric acid (H3PO4) with aluminum nanopowder. When this reaction is carried out with excess aluminum in the presence of tungsten trioxide nanopowder, it leads to a solid, porous nanothermite foam.

نانوثيرميتي مع الحلوى تشبه مورفولوجيا: من مسحوق فضفاض لكائنات فائقة المسامية

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

تجهيز المعادن خوصات الأكبر في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

إجراء رفع درجة حرارة طبيعية والجمع بين الضغط-الإمالة لوحة أثر التجارب عن طريق نظام سخان Sabot المؤخرة في نهاية

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...