УДК 541.124.16:541.126.2:541.128
РАННИЕ СТАДИИ РАЗЛЕТА ПРОДУКТОВ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ТЭНА
Кемеровский государственный университет (каф. физической химии)
Тел. +7(3842)583527
E-mail *****@***ru
В [1] было обнаружено, что при взрыве азида серебра подавляющая часть энергии выделяется уже после диспергирования образца, т. е. на стадии разлета продуктов взрыва. Этот вывод был подтвержден при исследовании особенностей разлета продуктов взрыва [2] на достаточно ранних временах. На этих стадиях наблюдается близкое к равноускоренному движение, свидетельствующее о продолжении экзотермической реакции и на начальных стадиях разлета продуктов взрыва.
Неясным оставалось, однако, справедлив ли вывод о значительном (а возможно преимущественном) вкладе энерговыделения на стадии разлета продуктов взрыва в общую энергетику взрывного разложения для случая бризантных ВВ.
К сожалению, имеющиеся данные по скорости разлета продуктов взрыва БВВ [3] получены при достаточно больших базах разлета, и дают, поэтому только величину средней скорости продуктов взрыва, не позволяя проследить за кинетикой разлета на ранних стадиях. Это обстоятельство и определило задачу данной работы: изучение кинетики разлета продуктов взрыва БВВ на ранних стадиях, т. е. при малых (~1 мм) базах разлета.
Решение поставленной задачи потребовало разработки методического подхода, основанного на использовании стрик-камеры для регистрации положения фронта облака светящихся продуктов взрыва на начальных стадиях разлета.
В качестве объекта исследования служил расплав тетранитропентаэритрита при температуре ~ 450 К, полученный из порошка с дисперсностью ~ 10 мкм. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Навеска порошка массой 10 мг помещалась в лунку медного нагревателя. Инициирование осуществлялось импульсами YAG:Nd3+ лазера (1064 нм, 30 пс) с плотностью энергии инициирования на образце ~ 1 Дж/см2.
Регистрация свечения осуществлялась с помощью стрик-камеры ФЭР-7 на базе времяанализирующего электронно-оптического преобразователя (ЭОП), работающего в режиме временной развертки. Оптическая система стрик-камеры формировала на фотокатоде изображение светящегося облака продуктов взрыва из области ~1 мм по направлению нормали к поверхности образца. Картина на выходе ЭОПа фиксировалась CCD-камерой и подвергалась дальнейшей обработке на компьютере.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки. 1 – образец, 2 – нагреватель, 3 – формирующие линзы, 4 – стрик-камера ФЭР-7, 5 – система считки;
Регистрируемое изображение представляет собой временную развертку пространственного распределения свечения по направлению нормали к поверхности образца (рис. 2).
На рис. 2 приведен пример стрик-фотографии. Яркое пятно в начале развертки вызвано воздействием рассеянного света инициирующего лазерного импульса. Далее, после индукционного периода (~1 мкс на рис. 2), наблюдается свечение расширяющегося облака продуктов взрыва.
Рис. 2. Стрик-фотографии разлета при взрыве тэна.
Координата x соответствует расстоянию от поверхности образца, отсчет времени t ведется с момента воздействия лазера.
Граница светящейся области x(t) соответствует расстоянию фронта облака x от поверхности образца в момент времени t, отсчитываемый от момента воздействия инициирующего лазерного импульса.
Зависимость x(t) хорошо аппроксимируется известным выражением для равноускоренного движения, начинающегося в момент времени t0: x = 0,5 a (t – t0)2.
Для различных образцов величина a лежит в пределах (1,5 ÷ 6) × 108 м/с2, t0 – в пределах 1 ÷ 3 мкс.
Ускоренный характер разлета ПВ однозначно свидетельствует о наличии серьезного энерговыделения на начальных стадиях разлета.
Подчеркнем, что ускоренный характер движения проявляется только на начальных стадиях разлета (базы разлета ~1 мм, времена ~1 мкс). В дальнейшем из-за затухания экзотермических реакций в ПВ и сопротивления воздуха, ускоренное движение должно переходить в равномерное, а затем и замедленное [3].
В заключение остановимся на полученных значениях t0. Полученные значения t0 соответствуют началу движения облака ПВ (рис. 2), т. е. наиболее естественная интерпретация t0 – это длительность предвзрывной (твердофазной) стадии реакции взрывного разложения. Тот факт, что на этой стадии не наблюдается свечения образца, является, на наш взгляд, серьезным доводом в пользу сделанного выше вывода о незначительном энерговыделении на этой стадии.
Научный руководитель к. ф.-м. н., доцент
Литература
1. , , Двустадийный характер взрывного разложения твердых энергетических материалов, Химическая физика, 2006, т. 25, № 4, с. 38-41
2. , , Разлет продуктов взрыва азида серебра. Химическая физика, 2007, Т.26, №11, С.44-46
3. , , Регистрация положения фронта ударной волны в воздухе, Физика горения и взрыва, 2004, T. 40, № 6.
