Определение времени до воспламенения для образцов из прессованного тетранитропентаэритрита

В статье рассматривается проблема определения времени до воспламенения для взрывчатого вещества (ВВ) тетранитропентаэритрита (ТЭН) при тепловом воздействии. ТЭН относится к классу нитроэфирных ВВ, которые характеризуются низкой термостойкостью. Для данного ВВ выбрана наиболее простая модель терморазложения - модель простого автокатализа. Данная модель описывает основные аспекты терморазложения нитроэфиров - каталитическое влияние продуктов распада на скорость разложения исходного ВВ. На основе выбранной модели предлагается способ определения кинетических параметров с использованием известных экспериментальных данных по статическому нагреву сферических образцов прессованного ТЭНа. Данный способ включает в себя два этапа. На первом этапе с помощью выражения для периода индукции предварительно оцениваются кинетические параметры. Затем эти параметры существенно уточняются в ходе проведения численных расчетов. Для описания всего набора экспериментальных данных предлагается аррениуссовская зависимость энергии активации от температуры. С использованием полученного набора кинетических параметров и выбранной модели терморазложения удовлетворительно описаны результаты экспериментов по динамическому нагреву цилиндрических образцов ТЭНа.

Ключевые слова

воспламенение; терморазложение; ODTX; ВВ; ТЭН; кинетические параметры; период индукции.

Литература

1. Кондриков, Б.Н. Технологическая безопасность на стыке веков / Б.Н. Кондриков. - М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 2006.
2. Doherty, R. Insensitive Munition - Coming of Age / R. Doherty, D. Watt // Proceedings of the 35th International Annual Conference ICT. - Karlsruhe. - 2004. - V. 086. - P. 1-12.
3. Жилин, В.Ф. Малочувствительные взрывчатые вещества / В.Ф. Жилин, В.Л. Збарский, Н.В. Юдин. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008.
4. Asay, B. Shock Wave Science and Technology Reference Library. Vol. 5. Non Shock Initiation of Explosives / B. Asay. - Heidelberg; Dordrecht; London; New York: Springer, 2010.
5. Chidester, S. On the Violence of Thermal Explosion in Solid Explosives / S. Chidester, C. Tarver, L. Green, P. Urtiew // Combustion and Flame. - 1997. - V. 110, № 1/2. - P. 264-280.
6. McClelland, M. ALE3D Simulation of Heating and Violence in a Fast Cookoff Experiment with LX-10 / M. McClelland, J. Maienschein, W. Howard, A. Nichols, M. de Haven, O. Strand // Proceedings of the 13th International Detonation Symposium. - Norfolk. - 2006. - P. 606-617.
7. Беляев, А.Ф. Переход горения конденсированных систем во взрыв / А.Ф. Беляев, В.К. Боболев, А.И. Коротков, А.А. Сулимов, С.В. Чуйко. - М.: Наука, 1973.
8. Ермолаев, Б.С. Конвективное горение и низкоскоростная детонация пористых энергетических материалов / Б.С. Ермолаев, А.А. Сулимов. - М.: Торус Пресс, 2017.
9. Dobratz, B. LLNL Explosives Handbook: Properties of Chemical Explosives and Explosive Simulants / B. Dobratz, P. Crawford. - Livermore: Lawrence Livermore National Laboratory, 1985.
10. Peter Cheazone Hsu. The ODTX System for Thermal Ignition and Thermal Safety Study of Energetic Materials / Peter Cheazone Hsu, G. Hust, M. Howard, J. Maienschein // Proceedings of the 14th International Detonation Symposium. - Coeur d`Alene, 2010. - P. 984-990.
11. McGuire, R. Chemical Decomposition Models for the Thermal Explosion of Confined HMX, TATB, RDX, and TNT Explosives / R. McGuire, C. Tarver // Proceedings of the 7th Symposium (International) on Detonation. - Annapolis, 1981. - P. 56-64.
12. Tarver, С. Thermal Decomposition Models for HMX-based Plastic Bonded Explosives / C. Tarver, T. Tran // Combustion and Flame. - 2004. - V. 137, № 1. - P. 50-62.
13. Tarver, C. Thermal Decomposition of Pentaerythritol Tetranitrate / С. Tarver, T. Tran, R. Whipple // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. - 2003. - V. 28, № 4. - P. 189-193.
14. Tarver, C. Effects of Endothermic Binders on Times to Explosion of HMX- and TATB-Based Plastic Bonded Explosives / C. Tarver, J. Koerner // Journal of Energetic Materials. - 2008. - V. 26, № 1. - P. 1-28.
15. Рябинин, В.К. Математическая теория горения / В.К. Рябинин. - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014.
16. McClelland, M. ALE3D Simulation of Incompressible Flow, Heat Transfer and Chemical Decomposition of Comp В in Slow Cookoff Experiments / M. McClelland, E. Glascoe, A. Nichols, S. Schofield, H. Springer // Proceedings of the 15th International Detonation Symposium. - San Francisco. - 2014. - P. 1196-1206.
17. Зуев, Ю.С. Определение кинетических параметров для твердого октогенсодержащего взрывчатого вещества по результатам ODTX-экспериментов / Ю.С. Зуев, Н.И. Карманов, Е.В. Недоспасова // Вестник Концерна ВКО "Алмаз - Антей". - 2018. - Т. 25, № 2. - С. 53-59.
18. Зуев, Ю.С. Определение кинетических параметров для прессованного тетранитропентаэритрита по результатам ODTX-экспериментов / Ю.С. Зуев, Н.И. Карманов // Вестник Концерна ВКО "Алмаз - Антей". - 2019. - Т. 29, № 2. - С. 57-63.
19. Орленко, Л.П. Физика взрыва. Том I / Л.П. Орленко. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.
20. Андреев, К.К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ / К.К. Андреев. - М.: Наука, 1966.
21. Hobbs, M. PETN Ignition Experiments and Models / M. Hoobs, W. Wente, M. Kaneshige // Journal of Physical Chemistry A. - 2010. - V. 114, № 16. - P. 5306-5319.
22. Hobbs, M. Correlating Cookoff Violence with Pre-Ignition Damage / M. Hoobs, W. Wente, M. Kaneshige // Proceedings of the 14th International Detonation Symposium. - Coeur d`Alene, 2010. - P. 164-173.