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.

注意！高性能爆薬の処理、取り扱い、およびテスト（ハザード部門クラス1の物質）は、訓練を受けた有資格者が行ってください。高性能爆薬は、衝撃、摩擦、静電放電、衝撃に敏感です。クラス1の物質を大量に扱うことができる承認研究開発施設をのみを使​​用します。 1. ARDEC光ファイバデトネーション速度テスト<ol><li>光ファイバーカッターを使用して長さに光ファイバをカットし、5本のケーブルのセットでバンドル。部位特異的な試験室形状に基づいて、15​​メートルの長さは、典型的に使用されます。バックストリップケーブル外被材束の一方の端に15ミリメートル、バンドルのもう一方の端に5ミリメートル。任意のバリを除去するために、P800グリットサンドペーパーで光ファイバーの切断端を磨きます。 注：これにより、試験の破壊的な性質のため、プラスチック光ファイバが好ましいです。次のように光ファイバの特性があります。ポリメチルメタクリレート樹脂（PMMA）コア材（980μmの直径）、フッ素化ポリマークラッド材（千μmの直径）、1.49コア屈折率、0.5の開口数。 </li><li>高精度キャリパーとバランスを使用して、試験サンプルと組成物A-3タイプIIブースターペレット直径、長さ、質量を測定します。 注：典型的な試験は、2.54センチメートルの長さのペレットによって1.905センチメートルの直径を用いているが、試験手順は、任意のサイズのペレットと一緒に使用することができるプラスチック製の固定具は、各ペレットを中心に光ファイバケーブルを保持しました。この研究における試験について、1.905センチメートル直径のペレットを使用しました。 </li><li>スロットオープンを詮索好き介して、チューブの内径を拡大することにより、プラスチック固定具に、爆発物ペレット、一つ一つをロードします。レコードの爆発的なペレット数とフィクスチャ内の位置。その後、治具の上からチューブにブースターペレットをロードします。 </li><li>ブースターペレットの上にアクリル雷管ホルダーを配置します。 注：RP-502爆発ブリッジワイヤ起爆装置（EBWs）が典型的に使用されます。テストの再校正が必要となるが、他の起爆装置は、置き換えることができます。 </li><li>爆速テスト・フィクスチャで2段穴に光ファイバの短い露出端（5ミリメートル）を挿入します。 注：2段階の穴が強いシグナルをもたらすデトネーションフロントの通過時にイオン化のための十分な空気があることを確認してください。治具用の穴は、光ファイバを挿入するための爆発と0.042インチの直径の穴に対して0.020長内孔により0.021インチの直径を有しているべきです。プラスチック繊維が使用される場合、光ファイバの外径の光研磨は、繊維径とテストフィクスチャの許容誤差の両方に応じて必要であり得ます。光ファイバが完全に挿入されていることを確認します（2段穴のステップに着座）。 </li><li>接着剤/エポキシ代わりに繊維。このプロトコルのために5分エポキシを使用してください。 </li><li>繊維を保持して、エポキシが完全に硬化したときに、アクリルを配置スチール証人プレートの上に爆発的なペレットを含むICチューブ。その上に重量またはテープで鋼板にテキスト固定具を固定します。最後の爆発的なペレットとスチール証人プレートの底面との間のエアギャップがないことを確認してください。 </li><li>証人プレートに付着し、テスト・フィクスチャの周りに360°をエポキシ。エポキシが完全に硬化した後、テスト・フィクスチャの上部にある雷管ホルダーに起爆装置を配置し、テープで固定します。 </li><li>試験室へのテスト・フィクスチャを輸送し、ボックスを加算するフォトダイオードに長い光ファイバの露出端（15ミリメートル）を挿入します。オシロスコープに、必要に応じて、フォトダイオードの加算ボックス、または他のデータ取得方法を接続します（1 GHzの帯域幅が十分以上のものです）。 </li><li> RP-80起爆装置に焼成ラインを接続します。すべて閉じS（ドア/ポート/ 等を必要と発射施設の爆発的なテスト当たりの面積ロックダウン操作を行いますtandard操作手順）のSOP。 </li><li>オシロスコープのトリガ、電圧/除算、時間/分割の設定を確認してください。オシロスコープ上の1つのチャンネルに3.0 Vのトリガー閾値と高電圧firesetからトリガーを接続します。オシロスコープ上の第二のチャネルにあるボックスを加算するフォトダイオードを接続します。 -20マイクロ秒の遅延設定で​​、5マイクロ秒/部門に5 V /部門に両方のチャネルおよびタイムベースを設定します。 </li><li>高エネルギーfiresetを経由してアイテムを爆発させます。 </li><li>フォトダイオードサミングボックスの出力からの時間に対応するピークを測定します。最初の上昇は、使用する機器に応じて、より良い指標かもしれないが、オシロスコープの画面トレースから、特定の時間を決定するために、ピーク電圧を使用します。 </li><li>オシロスコープから取得した5の時点から爆轟速度を計算します。各光ファイバの間隔が既知であるので、各ピーク間の時間によって、各端子間の距離を割ることによって爆発速度を算出する（ジスタンス/時間=速度）。平均値と標準偏差は両方に報告されています。 </li><li>最小レベルを見つけるために窪みに軸受較正鋼を配置することにより、鋼目撃プレートにおける窪みの深さを計算し、次に深さを決定するために使用される深さゲージ。 </li></ol> 2.写真ドップラー流速<ol><li>マシンPMMAウィンドウは約6.5ミリメートルの厚さの爆薬の直径に適合したサイズ。ウィンドウは光学的に透明で任意の加工欠陥のないことを確認してください。これを達成するためにレーザーカッターまたは類似の機械加工プロセスを使用してディスク外のキャストアクリル加工の光学的に透明なシートを取ります。次いで、光学的に透明な表面を得るために、ウォータージェットを利用します。 </li><li>アルミ箔の厚さは、メーカー仕様につき0.005」を超えていないことを確認してください。箔面が（鏡面）自然のままであれば、砂地のステンレス製のボールベアリングで表面上を転がります。最適なレーザーBACにおける拡散表面結果アライメントが少しずれていてもk個の反射、。 </li><li> PMMAウィンドウにアルミ箔を貼り付ける薄い、光学的に透明な、アクリル系粘着テープを使用してください。 PMMAとアルミニウムとの間に気泡がないことを確認してください。 </li><li>爆発的な試験試料​​ペレットの直径、長さ、質量を測定します。高精度キャリパーとバランスを使用してください。 </li><li>任意のブースター（必要な場合）を含む、連続的な電荷を形成するために相互に爆発試験試料ペレットを取り付けます。ペレット界面でのエアギャップを最小化するために組み立て時に各爆発的なインターフェイスでグリースを塗布します。 </li><li>アクリル治具に爆速ピンをマウントします。これらは、光ファイバや圧電ピンのいずれであってもよいです。充電に関しては、ピンの位置は知られていなければなりません。 </li><li>電荷にアクリル爆速ピンホルダーを貼り付けます。テープは、電荷にアクリルピンホルダーを保持するのに十分です。一般的に、繊維/ピン位置は、爆発的なCHの底部に最も近いです定常状態の爆発が観察できるようARGE。 </li><li>電荷に起爆装置を取り付けます。組み立てられた電荷を反転し、PMMAウィンドウを固定するための準備をするためにこの方向でそれを安定させます。アルミニウム/爆発性の界面に気泡を防止するために、爆発的な顔に少量のグリースを配置します。 </li><li>爆薬にPMMAウィンドウの箔側を貼り付けます。ウィンドウと電荷が同心である場合には、円周方向にテープを使用します。ない場合は、爆薬の軸を下にテープで固定します。 </li><li> PMMAウィンドウが確実炸薬に取り付けられると、テープとPMMAウィンドウにアクリルPDVプローブホルダを取り付けます。 PDVプローブホルダーにPDVプローブを挿入します。 </li><li>後方反射計を用いてホルダーにPDVプローブを合わせます。このデバイスは、低出力のレーザ光を出力し、後方反射振幅を測定します。 -10 DBM -20 DBMの後方反射が望ましいです。後方反射があると判定された後の場所にPDVプローブをエポキシ最適な。 </li><li>室内でテスト項目を配置し、爆速線（光ファイバまたは圧電）とPDV繊維の両方を接続します。 RP-80起爆装置に焼成ラインを接続します。閉じる必要なすべてのドア/ポートの/ etc。施設の爆発的なテスト発射のSOP当たりの面積のロックダウン操作を行います。 </li><li>オシロスコープのトリガ、電圧/除算、時間/分割の設定を確認してください。 PDVのシステム設定を確認してください。信号レーザと基準レーザ振幅を観察し、必要に応じて変更します。 </li><li>高エネルギーfiresetを経由してアイテムを爆発させます。 PDVデータと爆速データの両方のためのオシロスコープのトレースを保存します。 </li><li>関連データ解析プログラムでPDVのデータを分析します。生PDV信号（FFT）ベースの分析パッケージを高速フーリエ変換を使用して処理する必要があります。 注：この生信号の周波数内容を見て、光源（1,550ナノメートル）の初期周波数を知ることにより、FFT解析パッケージがプロットこと速度スペクトログラムを生成します時間の関数として記録速度。この場合、PlotData、エネルギーのグラフィカルユーザインタフェース（GUI）の独自の米国部門は、FFTを実行するためにLabVIEWソフトウェアと組み合わせて使用​​されます。しかし、多くの市販の分析パッケージは、これらのタスクを実行することが可能であるが存在します。 </li><li>オシロスコープから取得した5の時点から爆轟速度を計算します。各光ファイバの間隔が既知であるため、爆発速度は、各ピーク（距離/時間=速度）との間の時間によって、各端子間の距離を割ることによって計算されます。平均値と標準偏差が報告されています。 </li></ol>

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	<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>

分布A：一般公開用に承認されました。配布は無制限です。著者らは、開示することは何もありません。

2爆発的製剤との間の計算された圧力差に注意してください。以下ニトラミン（HMX）負荷に対する部分的に起因する爆発的な展示低い圧力を、アルミ化だけでなく、アルミニウムが低く、爆発圧力からより小さな凹みが生じる拡大爆轟ガス中の酸素と反応しているため。 PBXN-5が原因（PAX-30用33.1モル/ kgの対PBXN-5用36.2モル/ kg）のPAX-30と比較して、爆発の際に、その高いガス含有量に高い爆発圧力を加えます。壁の速度測定から派生した状態のより高度な方程式（EOS）は、このような極端な温度および圧力で爆発的な製品の条件を記述するために使用されている。10,11このことは、今後の原稿の対象となります。 爆発性金属の初期の反応が発生した場合、検出された爆轟速度は金属が反応しない場合よりも低いことが明らかでした。これはやや直感に反します。一速度は、アルミニウムの発熱反応に起因する拡大デトネーション前面にあればより多くのエネルギー沈着を増大させることを期待します。爆速の減少は、圧力密度Hugoniotsの解決策から生じます。特定のボリューム（逆密度）-pressure等エントロピー線は（ 図9の左から右へ）爆発から製品が拡大としての変化を示している。6拡張等エントロピー線が熱力学形成し、圧力-比容積曲線に沿って展開することができ、それらの爆発物を表し、 。アルミニウムは酸化種を形成するように反応する場合、膨張の過程で、それはガスの密度の全体的な低下をもたらし、より低い速度をもたらします。これは、非反応性のアルミニウム（ 図9）のためのソリューション以下の膨張等エントロピー線に現れます。爆発速度は、x軸上の開始濃度からの等エントロピー線と交差する接線であるので、爆発Vは明らかです製剤中のアルミニウムが反応するとelocityが減少しなければなりません。 要約すると、米国国防総省は積極的に応用研究と伝統と新技術の両方を持つ新エネルギー物質の特性を追求し続けています。 PDVの場合には、極端な精度で爆発物を特徴付けるし、爆発的な有効性に貴重な洞察力を持つ研究者を提供する貴重なツールです。この迅速な試験サイクルを大幅にコストおよび配合の最適化と要件検証に必要な時間を減少させます。

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

軍事用高性能爆薬の開発は、大規模な安全性を考慮し、試験設備の要件に、リソースの制約を伴います。米陸軍兵器研究開発とエンジニアリングコマンド（ARDEC）、ピカティニーアーセナルでは、爆発物は、完全なライフサイクルの監視と非軍事化を通じて研究レベルから評価されています。取り扱い、保管、およびロードのため安全である新しい爆発物は、継続的に戦闘機のための効果的かつ安全な軍需品を提供するために評価されます。最近の法律は、可能な限り、低感度装備品（IM）のガイドラインと要件に従っていることを指示します。新たな爆発物が合成され、製剤化されるたびにそのため、パフォーマンステストは、それらがユーザの要求を満たす保証するために最も重要です。この文脈では、新たに開発されたPAX-30の爆轟特性の測定はPBXN-5、従来の高性能爆薬と比較されます。その爆発VELOの具体的には、測定理論モデルと性能計算の検証のために重要である都市と爆発圧力は、共有されています。 PAX-30は、反応性のアルミニウムを使用することにより、このようなPBXN-5などのレガシーの爆発物を置き換えるために開発されました。 アルミニウムは、モル毎にアルミニウム等の酸化の高いエンタルピーを有しています： 2AL + 3/2 O 2 - &gt;のAl 2 O 3（1670キロジュール/モル） 衝撃敏感爆発性成分の代わりにアルミニウムを添加することにより、製剤は、外部からの衝撃や危険損傷に対してより安全でレンダリングされます。同時に、軍事用途のために必要な性能を維持しつつ、効果的に低感度装備品（IM）国連の要件を満たすのに役立つ。2,3.4 このような項目をテストするための施設は、ユニークで高度に専門化されています。いくつかの初期テストを大量に取り扱う前に爆発物をスクリーニングするために行われています。 THESE試験は、示差走査熱量測定（DSC）、衝撃及び摩擦試験で熱特性を含みます。 DSC試験のため、小さな試験サンプルは、不活性雰囲気下で一定の速度で加熱し、熱流の量及び方向がモニターされます。衝撃や摩擦試験のために、サンプルは、標準化された落錘（Bundesanstaltの毛皮Materialprufung、またはBAMインパクト）から侮辱を行い、摩擦試験標準化されたセラミックピンとプレート（Bundesanstaltの毛皮Materialprufung、またはBAM摩擦）のためにされている。5 製剤は、処理のために安全であると見なされると、さらにスケールアップは独自の混合技術によって達成されます。要するに、高性能爆薬は、次の3つのカテゴリに分類されます。 結合剤は、ワックス、トリニトロトルエン（TNT）、dintroanisole（DNAN）、または他の溶融可能な材料のような溶融相材料である、溶融キャスト。エネルギッシュまたは燃料固体が額面を慎重に考慮して配合することができますticleサイズとの互換性。 バインダーは、ヒドロキシル末端ポリブタジエン（HTPB）、ポリアクリレート、またはその未反応の状態で液体であるが、開始時に固体に固化する他のエポキシ系プラスチックのようなキャスタブルポリマー、であるキャスト硬化、。固体を液体状態の間にマトリックスに組み込まれます。 押され、ここで固体負荷は、多くの場合、ラッカーまたは押出プロセスを用いて被覆する固体添加される結合剤と、重量でほぼ95％に近づいて、非常に高いです。 一度押すまたは鋳造材料は、所望の試験のための適切な形状を得るための標準的な方法論を使用して機械加工されます。本論文では、PAX-30とPBXN-5は、高パフォーマンスが爆発物を押されています。製剤は、精力的なニトラミン結晶（HMX、RDX、またはCL-20）とアルミニウム粒子を水溶液中に懸濁させたスラリーコーティング工程を通じて製造されます。独自のバインダー私とラッカーsが、その後追加されました。ラッカー添加すると、ポリマーコート爆薬結晶は、懸濁液は溶媒を追い出すために真空下で加熱し、粒子を濾過し、乾燥します。顆粒状粒子は、その後、所望の形状にプレスされます。 爆轟速度爆発速度を決定するためには、材料中のデトネーションフロントの到着を監視しなければなりません。デトネーションは、材料中の音速よりも速い圧力及び温度で自立瞬時の上昇として定義されます。温度と圧力が伝播反応フロントの後ろに発熱反応をもたらすのに十分であるいったんそれが自立なります。このような挙動は、形成の特定の材料中の硝酸基などの酸化成分を組み込むことにより実現されます。 RDX（シクロ-1,3,5-トリメチレン-2,4,6-トリニトロ）とHMX（cyclotetramethylenetetranitramine）として知られている2つの例を私が示されていますよると、大規模な米国国防総省（国防総省）で最も使用されるエネルギー物質であるnは、図1、。衝撃波面の背後にある自己伝播発熱反応をもたらす分子の酸素バランスに注意してください。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig1.jpg" /> 図1. RDX（シクロ-1,3,5-トリメチレン-2,4,6-トリニトロ、左）とHMX（cyclotetramethylenetetranitramine、右）。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> デトネーションフロントの速度を決定する一つの方法は、時間の関数としての位置を監視することです。光ファイバ爆速（FODV）試験は、爆発物の爆発速度を決定するために行われます。アクリル固定具が爆発的なサンプルを保持し、光を見つけるために設計されましたチャージ長ダウン既知の距離で繊維。標準的な試験は、合計5つの光ファイバと0.75インチ径爆発的なサンプルによって、長い5インチを使用しています。下部繊維は、電荷の底部から0.50インチに配置され、各連続繊維は、1インチの次の上方に位置しています。アクリル固定具に開けた穴は、二段付き孔です。より大きな直径の穴は、光ファイバのコアおよびクラッドに適合するようなサイズと小径孔が閉じ込められた空気の空間として機能します。爆発は爆発サンプルを通して進行するにつれて、生成衝撃波は、光ファイバーを用いて観察することができる短く、明るいフラッシュを生成する閉じ込められた空気の空間を励起します。 このテストのために使用される光ファイバーは、安価なプラスチックコアを有しています。試験エアショックの整合性の破壊的な性質のために、高品質の繊維は、高品質の速度データを維持するために必要であることが見出されませんでした。ピカティニーアーセナルでの試験設備電圧に爆発からの光を変換するために加算され、フォトダイオードを使用しています。電圧スパイクの振幅は、この試験の目的のために重要です。そのサンプリングレートがはるかにこのテストのために必要なものを超えているが、1 GHzのオシロスコープには、ボックスを加算するフォトダイオードに接続されています。光ファイバ「ピーク」は、いずれかの信号またはピーク値の最初の上昇によって測定することができます。光ファイバとデトネーション到着の時間差との間の距離を考えると、爆発速度が決定されます。 爆発圧爆発圧力は爆薬の爆轟から、標準的​​な鋼板の結果にへこみの深さを測定することによって推定されます。デント深さが十分に爆発性化合物の様々な既知の圧力値に相関しています。ほとんどの爆発物が爆発が起こるのにチャップマン-ジュゲ（CJ）の条件を満たしているので通常、爆発圧力は、一般的に呼ばれていますCJ圧として、それは、この記事ではこの時点からとなります。充電アセンブリは、鋼板の上に置かれ、「目撃プレート」と呼ばれ、プレートにおける窪み内爆発をもたらすされます。既知の爆発圧力を有する多数の爆発性物質のための標準的な0.75インチの充電直径でのへこみの深さは、その後、試験くぼみの深さと比較されます。プレートの凹みによって爆発圧力が許容可能な相関関係のために文書化されたデータの多くの年で信頼性の高い方法です。しかし、爆発は動的、速い化学反応であり、近年では、圧力 - 時間履歴を観察するために、より高い解像度でのツールを利用することが望ましいとなっています。 直接爆薬の爆轟圧を測定するために、フォトニックドップラー流速（PDV）を用いることもできます。このレーザ干渉計システムは、ローレンス・リバモア国立研究所によって開発され、1,550 nmのCWレーザ光源を利用しました。移動目標ANでレーザを向けることにより、Dドップラーシフト光を収集する、得られたビート周波数は、ターゲットの速度トレースを提供するために分析することができます。従来の高速写真技術とは異なり、これらの速度トレースは、時間の関数としての目標の速度の連続的な記録を提供します。この測定技術はここ数年で大きな注目を集めていると国防総省とエネルギー省（DOE）爆発特性評価ラボでユビキタスになってきています。 新たな爆発のCJ圧を計算するために、PDVシステムは、爆発物やポリメチルメタクリレート（PMMA）ウィンドウ間の粒子速度を測定することができます。非常に薄い箔、通常アルミニウムや銅、反射面として機能するように、この界面に配置されています。これらの研究では、銅を使用しました。この箔は通過からデトネーション光を防止するのに十分な厚さでありながら大幅な衝撃波の減衰を防止するのに十分薄くなければなりません。一般的に、箔の厚さ千オングストロームの最も実験的なセットアップに最適です。 PMMAの粒子速度と爆薬の爆轟速度を考えると、爆発圧力はユゴニオ衝撃マッチング式で計算することができる。6 0.75「電荷直径でFODVテストがARDECで確立された標準ですが、PDV-ベースのテストは継続的な改良を受けています。爆薬製剤に応じて、一方または両方のテストが爆轟速度及び爆轟圧を特徴付けるために使用することができます。

<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

軍事用途のための高性能爆薬の発達検査小規模製剤、安全性試験、及び理論計算を検証するために、最終的に爆発性能試験を含みます。新しく開発された製剤についての小規模、プロセスは、小規模のミックス、熱試験、衝撃及び摩擦感度始まります。その場合にのみ、その後の大規模製剤は、このホワイトペーパーで説明しますデトネーションテストに進みます。特性評価技術の最近の進歩は、爆発の早期時間発展の特徴で比類のない精度につながっています。爆発圧力と速度の測定のためのフォトドップラー速度計測（PDV）の新しい技術が共有され、従来の光ファイバ爆速と爆発圧力の板へこみ計算と比較されます。特に、爆発性調合物中のアルミニウムの役割について説明します。最近の開発は、爆発的なFの開発につながりました非常に初期のデトネーション製品展開中のアルミニウムの反応につながるormulations。この強化された反応が原因で膨張ガス製品中の酸素とアルミニウムとの反応に爆速と圧力の変化につながります。

FODVセットアップは 、図4に示されているがPDVのための典型的なセットアップは、 図 2及び図3に示されている。爆発すると、従来のFODVショットから得られた窪みプレートはPAX-30の位置/時間の結果を、 図5に示されていますそして、PBXN-5、図6インチ両材料は、PAX-30〜0.4マイクロ秒/ mmの遅くに、同様の爆発速度（直線の傾き）を有します。それは有意な差であるように思わないかもしれないが、それはPAX-30は重量爆発フィルによってほぼ20％以下を所有しているという事実に照らして実際にあります。爆速は、中または直後に爆発前後のアルミニウム反応を定量化するための決定的なテストではありませんが、それはアルミニウム反応の予備的評価を与えることができます。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig2.jpg" /> 図2。<html>典型的なPDVのセットアップ。爆発ペレットまたはキャストスティックが積層されている。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig3.jpg" /> 図3. PDVのセットアップ（近景）。フライヤープレートが配置されているベースでのPDVのセットアップ。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig4.jpg" /> 図4. FODVセットアップ。スティックは、セットアップ時に固体接触し、直立姿勢を確保するために、鋼製の証人板にエポキシ樹脂で接着されています。起爆装置とブースターはスティックの上部に表示されます。<html> = &quot;https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig4large.jpg&quot;ターゲット= &quot;_空白&quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig5.jpg" /> FODVテストから 図5. デント。凹みを較正深さゲージや形状測定装置で測定されている。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig6.jpg" /> 図6。 爆発率の計算。各データポイントは、FODVセットアップの光ファイバケーブルのピンからです。 PAX-30 R 2 = 0.999717、RMSE（二乗平均誤差）= 0.519693; PBXN-5 R 2 = 0.998778、RMSE = 1.342272。オム/ファイル/ ftp_upload / 52950 / 52950fig6large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 爆発物 </td><td> n個 </td><td> 爆速（ミリメートル/μ秒） </td><td> CJ圧力 （GPaで、プレートの凹み） </td><td> CJ圧力 （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> 表1。実験からのパフォーマンスデータ。nが 5光ファイバピンとそれぞれが、テストの合計数です。 PDV CJ圧力は、1つのテストのみで構成されています。 ザ<html> 図2-3の爆薬の底からチラシプレートのPDVのトレースからの出力は、図7に示されている。振動がほぼ4〜5キロ/秒に急加速からプレートにリンギングから生じます。 CJ圧力は、クーパーの近似で生成ガスユゴニオをモデリング6、次にアルミニウム爆発ユゴニオが一致したらCJ点を外挿するから計算されます。このような計算からの典型的なスクリーン印刷は、図8に示されている。計算はチラシ速度の先頭から直線加速度の外挿を想定して以来、技術はまだいくつかの制限があります。結果（ 表1）によって証明されるように、これは、わずかに圧力を過小評価をもたらします。仕事はチラシプレートの早期の加速に合わせて新たな方程式を開発することが進行中です。 / &quot;/ 52950 / 52950fig7.jpgをアップロード&gt; PBXN-5爆発中のCJ圧の測定のための時間の関数として 図7. プレート速度。トレースが実質的に互いに落ちる二つの異なるショット、間に優れた契約を注意してください。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig7large.jpg" target="_blank">の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。この図。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig8.jpg" /> PDV実験上の銅フライヤープレートデータからCJ圧の図8.計算。外挿は現在CJ圧の過小評価につながるチラシプレートの最初のプッシュで直線加速度を前提としていることに注意してください。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig8large.jpg" target="_blank">にはこちらをクリックしてくださいこの図の拡大版を表示します。&lt;</a>/ A&gt; <img alt="図9" src="/files/ftp_upload/52950/52950fig9.jpg" /> 拡大図9.描写は爆発物で反応させ、未反応のアルミニウムのためisentropes。青い直線が爆速に比例する接線ソリューションです。反応したアル製品・ソリューションは、未反応のAlソリューションよりも低いことが爆速を強制的に注意してください。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52950/52950fig9large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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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.

高性能爆薬の研究開発

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

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

17.4K ビュー.  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.

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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.

エクストリーム圧力と温度での合成とMicrodiffraction

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

工学

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.

プログラムされた温度脱着ガスクロマトグラフィー - 電子捕獲型検出器による微量爆発性気体の定量的検出

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

化学

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.

動的破壊と断片化の温度依存性を研究するための方法

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.

Gaslessナノエネルギー物質の調製と反応性

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.

ブラスト定量ホプキンソン圧力棒を使用して

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.

最小燃焼水性エマルション爆薬の圧力

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.

トレース爆発物のワイプサンプリングから収集効率を測定するための標準化された方法

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.

メレンゲのような形態と Nanothermite: 超多孔質オブジェクトにルース パウダーから

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.

米国陸軍研究所で一括ナノ多結晶金属の処理

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.

通常の温度の上昇を実施し、尾端サボ ヒーター システムを介して圧力剪断平板衝突試験を組み合わせる

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 ...

高性能爆薬の研究開発

要約

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エクストリーム圧力と温度での合成とMicrodiffraction

プログラムされた温度脱着ガスクロマトグラフィー - 電子捕獲型検出器による微量爆発性気体の定量的検出

動的破壊と断片化の温度依存性を研究するための方法

Gaslessナノエネルギー物質の調製と反応性

ブラスト定量ホプキンソン圧力棒を使用して

最小燃焼水性エマルション爆薬の圧力

トレース爆発物のワイプサンプリングから収集効率を測定するための標準化された方法

メレンゲのような形態と Nanothermite: 超多孔質オブジェクトにルースパウダーから

米国陸軍研究所で一括ナノ多結晶金属の処理

通常の温度の上昇を実施し、尾端サボヒーターシステムを介して圧力剪断平板衝突試験を組み合わせる

高性能爆薬の研究開発

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エクストリーム圧力と温度での合成とMicrodiffraction

プログラムされた温度脱着ガスクロマトグラフィー - 電子捕獲型検出器による微量爆発性気体の定量的検出

動的破壊と断片化の温度依存性を研究するための方法

Gaslessナノエネルギー物質の調製と反応性

ブラスト定量ホプキンソン圧力棒を使用して

最小燃焼水性エマルション爆薬の圧力

トレース爆発物のワイプサンプリングから収集効率を測定するための標準化された方法

メレンゲのような形態と Nanothermite: 超多孔質オブジェクトにルース パウダーから

米国陸軍研究所で一括ナノ多結晶金属の処理

通常の温度の上昇を実施し、尾端サボ ヒーター システムを介して圧力剪断平板衝突試験を組み合わせる

メレンゲのような形態と Nanothermite: 超多孔質オブジェクトにルースパウダーから

通常の温度の上昇を実施し、尾端サボヒーターシステムを介して圧力剪断平板衝突試験を組み合わせる