Przegląd metod badawczych wykorzystywanych do oznaczania wrażliwości materiałów wybuchowych na fale uderzeniową

Abstract

Fala uderzeniowa powstająca w wyniku wybuchu jest zaburzeniem ośrodka, w postaci warstwy powietrza, przemieszczającej się od granicy ładunku z prędkością naddźwiękową. Wywołuje ona lokalne zmiany ciśnienia, temperatury, gęstości i prędkości cząstek. Tak gwałtowne zmiany mogą prowadzić do inicjacji kolejnych ładunków wybuchowych, znajdujących się w danym ośrodku [1,2]. Wrażliwość materiałów wybuchowych (MW) na falę uderzeniową jest jednym z ważniejszych parametrów charakteryzujących materiał ze względu na bezpieczeństwo pracy z nim [3]. Wiedza na ten temat pozwala na opracowywanie nowych bezpieczniejszych kompozycji MW, jak również zwiększa przewidywalność ich reakcji pod wpływem działania tego bodźca. Wrażliwość MW na falę uderzeniową stanowi również istotny aspekt w kontekście ich inicjacji uderzeniowej do detonacji (SDT z ang. Shock to Detonation Transition). W wyniku działania fali uderzeniowej w MW powstają gorące punkty (tzw. hot spots), czyli lokalne obszary wysokiej temperatury, które inicjują reakcję chemiczną. Pojawienie się gorących punktów powoduje powstawanie fal ciśnienia, które nakładają się, tworząc dużą pulsację ciśnienia, co w konsekwencji wywołuję eksplozję termiczną po krótkim czasie indukcji [4]. Wymagania dotyczące badania wrażliwości MW na falę uderzeniową oraz ich normy określone są w dokumentach prawnych, takich jak STANAG 4488 - Ed: 2, który dotyczy krajów NATO [5], Dekret 591 stanowiący podstawę zarządzania materiałami niebezpiecznymi w Chinach [6], czy też MIL-STD-1751A wydany przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych [7]. Znanych jest kilka metod wyznaczania tego parametru - próba szczelinowa, test klinowy, czy też metody obliczeniowe, w tym symulacje komputerowe i metody numeryczne. W niniejszej pracy opisano metody pomiaru wrażliwości materiałów wybuchowych na falę uderzeniową, obejmujące zmianę skali, czy też aparatury wykorzystywanej do przeprowadzenia pomiarów. Wprowadzane zmiany mają na celu zwiększenie dokładności i powtarzalności badań oraz umożliwienie ich przeprowadzania na wszelkiego rodzaju nowych MW i ich kompozycji.