Измерение скорости детонации энергоемких веществ с использованием авторских ионизационных датчиков: экспериментальные и цифровые моделирования

Аннотация

Рассмотрено применение ионизационных датчиков для измерения скорости детонации энергоемких веществ и создания цифровых моделей на основе полученных данных. Приведены принципы работы и экспериментальная установка для измерений скорости детонации. Получены результаты измерений скорости детонации различных веществ, подтверждающие точность и значимость данного метода исследования. Описан принцип создания цифровых моделей на основе данных о скорости детонации и составе вещества с помощью математического анализа и статистики. Полученные данные о скорости детонации использованы при создании цифровой модели энергоемкого вещества для оптимизации его свойств. Приведены выводы и перспективы дальнейших исследований, включая разработку более точных и чувствительных датчиков, расширение набора параметров для измерений и углубления взаимодействия между компонентами вещества на молекулярном уровне. Результаты исследования могут быть применены в различных отраслях промышленности, науке и технологиях, для прогнозирования и управления свойствами энергоемких веществ, а также для обеспечения их безопасности и эффективности. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением возможностей ионизационных датчиков для измерения скорости детонации энергоемких веществ

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания (тема № АААА-А12-2110800012-0)

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Ганигин С.Ю., Киященко В.В., Акопян А.А. и др. Измерение скорости детонации энергоемких веществ с использованием авторских ионизационных датчиков: экспериментальные и цифровые моделирования. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2024, № 3 (148), с. 22--41. EDN: NMGFCS

Литература

[1] Козырев С.А., Едигарев С.А., Власова Е.А. и др. Комплексный метод оценки взрывчатых и газовых характеристик промышленных ВВ. Записки Горного института, 2007, т. 171, с. 195--202. EDN: IBLIKV

[2] Галайдин П.А., Мустафаев Ю.Н., Мустейкис А.И. Измерение скорости процессов в детонационных трубах с использованием ионизационных регистраторов. Приборостроение, 2011, № 5, с. 72--75.

[3] Метод измерений скорости детонации взрывчатых веществ рефлектрометрическим методом с применением измерителя скорости детонации Speed VOD СТО 01.01.004-2011 (компания TLC Engineering-solutions Ltd). Екатеринбург, УрО РАН, 2011.

[4] Смуров С.В., Салько А.Е., Загарских В.И. и др. Явление пересжатости детонационной волны как инструмент повышения взрывчатых характеристик линейных детонирующих устройств. Известия Института инженерной физики, 2019, № 4, с. 21--24. EDN: ZZZZDP

[5] Кутуев В.А., Меньшиков П.В., Жариков С.Н. Анализ методов исследования детонационных процессов ВВ. Проблемы недропользования, 2016, № 3, с. 78--87. EDN: WMEGUZ

[6] Frederick M.D., Gejji R.M., Shepherd J.E., et al. Statistical analysis of detonation wave structure. Proc. Combust. Inst., 2023, vol. 39, no. 3, pp. 2847--2854. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proci.2022.08.054

[7] Zhang G., Zhao Y., Liu Y., et al. A flexible MEMS ionization-conducted probe sensor for evaluating detonation velocity of microcharges. Sens. Actuator A Phys., 2021, vol. 331, art. 112929. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2021.112929

[8] Liu T., Cui J., Zheng Y., et al. A self-powered inert-gas sensor based on gas ionization driven by a triboelectric nanogenerator. Nano Energy, 2023, vol. 106, art. 108083. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108083

[9] Клевцов С.И. Физические принципы преобразования сигналов в датчиках. Таганрог, ТТИ ЮФУ, 2007.

[10] Lv Z., Xie S., Li Y., et al. Building the metaverse using digital twins at all scales, states, and relations. VRIH, 2022, vol. 4, no. 6, pp. 459--470. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vrih.2022.06.005

[11] Булат П.В., Есаков И.И., Грачев Л.П. и др. Математическое и компьютерное моделирование горения и детонации под критическим стримерным разрядом. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2017, т. 17, № 4, с. 569--592. DOI: https://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-4-569-592

[12] Langmuir I., Jones H.A. A simple method for quantitative studies of ionization phenomena in gases. Science, 1924, vol. 59, no. 1530, pp. 380--383. DOI: https://doi.org/10.1126/science.59.1530.380.c

[13] Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ. М., Академкнига, 2004.

[14] Воробьева О.В., Костеренко В.Н., Тимченко А.Н. Анализ причин взрывов с целью повышения эффективности системы управления безопасностью труда угледобывающих предприятий. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2018, № S61, с. 3--17. DOI: https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-12-61-3-17

[15] Субботин А.И., Гаврилов Н.И., Колесникова С.В. Документы по безопасности, надзорной и разрешительной деятельности в области взрывных работ и изготовления взрывчатых материалов. М., ЗАО НТЦ ПБ, 2009.

[16] Лебедев А.А., Климовский А.В. Оценка безопасности ведения взрывных работ (на примере воздействия карьерных взрывов на здания хлебокомбината). Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Матер. 10 Междунар. сейсм. шк. Обнинск, ФИЦ ЕГС РАН, 2015, с. 204--206. EDN: UIOPST

[17] Yang Z., Rong J., Zhao Z. Study on the prediction and inverse prediction of detonation properties based on deep learning. Def. Technol., 2023, vol. 24, pp. 18--30. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dt.2022.11.011

[18] Liu M.B., Liu G.R., Zong Z., et al. Computer simulation of high explosive explosion using smoothed particle hydrodynamics methodology. Comput. Fluids, 2003, vol. 32, no. 3, pp. 305--322. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-7930(01)00105-0

[19] Yellup J.M. The computer simulation of an explosive test rig to determine the spall strength of metals. Int. J. Impact. Eng., 1984, vol. 2, no. 2, pp. 151--167. DOI: https://doi.org/10.1016/0734-743X(84)90003-4

[20] Yin J.P., Han Y.Y., Wang X.F., et al. A new charge structure based on computer modeling and simulation analysis. J. Vis. Commun. Image Represent., 2019, vol. 64, art. 102613. DOI: https://doi.org/10.1016/J.JVCIR.2019.102613