Numeričko modeliranje detonacije Текст научной статьи по специальности «Физика»

Dr Radun Jeremlć,

pukovnik, dip), inž.

Vojna akademija VJ. Odsek logistike. Beograd

NUMERIČKO MODELIRANJE DETONACIJE

UDC: 662.215.1 :519.876.5

Rezime:

Radi izračunavanja teorijskih vrednosti detonacionih parametara različitih eksplozivnih sastava izvrieno je numerićko modeliranje detonaeije i saćinjen računarski program и programskom paketu PASCAL. Za opisivanje ponaSanja produkata detonaeije primenjena je BKW jednačina stanja, a sistem jednačina hemijske ravnoteie rešavan je metodom minimizaeije slobodne energije. Testiranje programskog rešenja izvrSeno je za nekoliko eksplozivnih sastava raziičitih gustina. pri čemu je ostvarena dobra konvergeneija reienja i velika brzina rada. Dobijeno je dobro slaganje eksperimentalnih i teorijskih vrednosti pritisaka i brzina detonaeije. čime je potvrdena ispravnost modela.

Kljućne reći: detonaeija, numerićki model, jednačina stanja. brzina detonaeije. pritisak detonaeije.

NUMERICAL MODELLING OF DETONATION

Summary:

Numerical modelling of detonation of different explosive compositions has been carried out in order to calculate theoretical values of detonation parameters. A computer program in the PASCAL program package has been created. The BKW state equation has been applied to describe the behaviour of detonation products and the equation system of chemical equilibrium has been solved by the method of free energy minimization. The program has been tested for several explosive compositions of various densities, operation speed being high and solution convergence good. The experimental and theoretical values of pressures and detonation velocities show good accordance, which confirms the model validity.

Key words: detonation, numerical model, state equation, detonation velocity, detonation pressure.

Uvod

U praksi, pri osvajanju proizvodnje različitih eksplozivnih sastava, postavlja-ju se zahtevi za postizanjem određenih vrednosti detonacionih parametara. Ovaj proces može se skratiti i izbeći skupo

eksperimentisanje, numeričkim modeli-ranjem process detonaeije i izradom ra-čunarskih programs za proračun teorijskih vrednosti detonacionih parametara.

Laboratorije razvijenih zemalja, po-sebno SAD, sačinile su prve kompjuter-ske programe za numeričko modeliranje

VOJNOTEHNlCKl GI-ASNIK 2/2002.

155

detonacije još рге 40 godina. Poslednjih godina radi se na istraživanju i razvoju modeia za numeričko modeliranje nesta-cioname detonacije.

Mader i saradnici (istraživačka labo-ratorija Los Alamos) 1961. godine izra-dili su program pod nazivom STRETCH BKW [1]. Za ono vreme taj program sc odlikovao velikom brzinom rada i pruža-njem zadovoljavajućih rezultata, uz kori-šćenje samo jednog niza konstanti u BKW jednačini stanja za sve ekspiozivne materijc.

Razradene su i druge varijante pro-grama koji koriste BKW jednačinu stanja. Tako su Cheret i saradnici izradili programe pod nazivom ARP AGE i LA MINEUR Jl], Cowperthwaite i saradnici izradili su program TIGAR [2] koji se zasniva na JCZ jednačini stanja.

Mader je izradio program pod nazivom FORTRAN BKW 1967. godine, koji je veoma korišćen u istraživačkim in-stitucijama mnogih zemalja, a koji je do danas više puta usavrSavan i prilagoda-van savremenim softverskim paketima.

Kod nas nije mnogo radeno na ovoj problematic!. Jedan od retkih modeia bio je program EXPL05 [3], koji je imao i nedostataka, jer je prilagoden za prora-čun detonacionih parametara livenih kompozitmh eksploziva sa polimemim vezivom. Osnovni nedostatak ovog pro-grama je problem konvergencije rešenja za mnoge sastave i što nije primenljiv za gustine eksploziva ispod 1 g/cm3.

Cilj ovog rada bio je izrada progra-ma koji nema navedena ograničenja, koji je primenljiv za bilo koji sastav kako bri-zantnih eksploziva, tako i baruta i raket-nih goriva.

NumeriCki model procesa

detonacije

Po svojoj prirodi detonacija je he-mijski i hidrodinamički proces. Za razli-ku od gasovitih eksplozivnih materija, kod kojih je hemijska kinetika procesa detonacije prilično istražena, kod kon-denzovanih eksplozivnih materija mnogo manje se zna о mehanizmu i kinetici he-mijskih reakcija u detonacionom talasu. Osnovni razlog za to su veliki pritisak (do 40 GPa) i temperature (do 4 000 K) koji vladaju u zoni hemijskih reakcija, zbog čega je primena različitih memih metoda izuzetno otežana.

S druge strane, postoji stalna potre-ba za pouzdanim predvidanjem vrednosti detonacionih parametara različitih eksplozivnih sastava. Ovaj problem je naj-pre rešavan primenom hidrodinamičke teorije detonacije, koju su postavili Chapman i Jouget, prema kojoj se ravno-teža u produktima detonacije uspostavlja trenutno. U tom smislu produkti detonacije se razmatraju kao fluid velike gustine, nepromenljivog sastava, bez primesa čvrstih Cestica ili drugih nehomogenosti.

Savremene teorije detonacije uzima-ju u obzir Sirinu zone hemijske reakeije i brzinu hemijskih reakcija u njoj. Realni produkti detonacije predstavljaju smeSu nekoliko gasova čiji se ravnotežni sastav menja sa promenom stanja, brzinom koju diktiraju zakoni hemijske kinetike, pri Сети, sa kretanjem gasova, varira i koli-Cina čvrstih Cestica ukljuCena и produkte detonacije.

Parametri snažnog detonacionog ta-lasa (pej » Pq) u CJ tački povezani su sa parametrima polazne ekspiozivne materi-je zakonima о oCuvanju mase, impulsa i

156

VOJNOTEHNlCK! GIASN1K 2/2002.

energije, Čepmen-Žugeovim uslovima i jednačinom stanja produkata đetonacije, koji se mogu napisati u sledećem obliku: - brzina detonacije

D = V0

Pcj ~ Po

Vo-Va

- brzina produkata detonacije

(1)

(2)

- udama adijabata

Ua-U>=^PcAV°-Va) + (l (?)

- uslov tangiranja udarne adijabate i Mi-beljsonove prave

dV

Jcj

Pci Po - Pa

V -V 1 V vo vcj va

(4)

- jednačina stanja produkata detonacije

Pa ~ f (Pa*Ta) (5)

Produkti detonacije u detonacionom talasu, sabijeni pod ogromnim pritiskom, imaju gustinu koja je za oko 4/3 puta ve-ća od gustine polazne eksplozivne mate-rije. U tako ekstremnim uslovima priti-sak ima dvojaku fizičku prirodu.

Deo pridska je posledica toplotnog kretanja molekula, a drugi deo potiče od uzajamnog dejstva tesno sabijenih molekula, i vezan je za potencijalnu energiju njihovog sabijanja. U skladu sa tim, mo-že se reći da se pritisak sastoji od elastič-

ne i toplotne komponente, pa se, analog-no tome, i unutrašnja energija sabijenog gasa sastoji od elastične (potencijalne) i toplotne (kinetičke) energije.

Veoma je teSko da se odrede jedna-čine stanja produkata detonacije u celom dijapazonu pritisaka, od vrednosti u Ćep-men-Žugeovoj tački do nule (širenje u vakuumu). Tačan teorijski proračun jed-načine stanja kondenzovanih eksploziv-nih materija, čak i u slučaju poznatih po-tencijala međumolekutamih dejstava, u opštem slučaju nije moguć zbog teškoća u proračunu statističkih suma i neaditiv-nosti potencijala međumolekularnih dejstava. Radi toga je, pri određivanju jed-načine stanja produkata detonacije kondenzovanih eksplozivnih materija, neop-hodno povezivanje teorijskih postavki о ponašanju produkata detonacije pri viso-kim gustinama, temperaturama i pritisci-ma sa odgovarajućim eksperimentalnim rezultatima. Na taj način dobijeno je ne-koliko različitih poluempirijskih jednači-na stanja kojima se opisuje ponaSanje ga-sovitih produkata detonacije.

Za proračun teorijskih vrednosti pa-rametara detonacije eksploziva i različi-tih eksplozivnih sastava danas se Siroko primenjuje poznata jednačina Becker-Kristiakowsky-Wilsona, ili tzv. BKW jednačina stanja [1]:

?¥*- = [ + Хе*х RT

gdeje:

X =

К

Vg(T+0)°

(1)

VOJNOTEHNlCKi OLASN1K 2/2002.

157

Tabela I

Vrednosti empirijskih konstanti и BKWjednačini stanja i kovolumena gasovitih produkata detonacije

Tip paramctra P b a e Kovolumeni

H,0 H, O, О О CO NH* CH4 NO N,

RDX 0.160 10.91 0,50 400 250 180 35*0 600 390 476 528 386 380

TNT 0.096 12.68 0,50 400 250 180 350 600 390 476 528 386 380

(«I

К - molami kovolumen smeSe gasovitih produkata,

kt - molami kovolumen i-tog gasovitog produkta,

x{ - molami udeo i-tog gasovitog produkta (n/ng)y

Vg - molama zapremina smeSe gasovitih produkata (tj. razlika izmcdu molame za-premine svih produkata detonacije i molame zapremine čvrstih produkata) -V= l/png (cmVmol), a, p, Bib-empirijske konstante.

Vrednosti empirijskih konstanti u BKW jednačini stanja (tabela 1), koje je na osnovu eksperimentalnih podataka odredio Mader, pri proračunu detonacio-nih parametara daju najpribližnije rezultate za većinu eksplozivnih materija.

U tabeli 1 prikazane su i vrednosti kovolumena za gasovite produkte detonacije. Vrednosti kovolumena i konstanti date su tako da se prema izrazu (1) dobije vrednost pritiska u barima. U skladu sa tim, vrednost univerzalne konstante iznosi R — 83,14 bar cm3motl К '.

Kod velikog broja eksplozivnih materija, u produktima detonacije pojavljuje se i čvrsti ugljenik. S obzirom na vrednosti pritisaka pri detonaciji mora se uzeti u obzir i kompresibilnost čvrstog ugljeni-ka. Prema Cowanu i Fickettu 11J stanje ugljenika pri visokim pritiscima i tcmpe-raturama opisuje se siedećim izrazom:

р = р,(А) + а(Я)Г + (Л)7-2 (2)

pri Čemu je:

p,(X) = -2,4673 + 6,76922 - 6,9555k2 +

+ 3,0405k3 - 0,3869k4

a(k) =-0,2267 + 0,2712k

b(k) = 0.08316 - 0,07804k'1 + 0,03068k 2

X = p/po - stepen sabijanja čvrstog ugljenika, u odnosu na njegovu normalnu gustinu, pri standardnim uslovima, a koja iznosi po = 2,25 g/cm3.

Primenom jednačine (2) dobijaju se vrednosti pritiska u megabarima ukoliko se temperatura izrazi u elektronvoltima (odnosno ako se za jedinicu temperature uzme 11605 K). JednaČina je primenljiva u podmčju 0,95<X<2,5 i 0< T<5800 K.

Proračun sastava produkata detonacije kondenzovanib eksplozivnih materija

Određivanje ravnotežnog sastava produkata detonacije za date uslove p. У, T jeste prvi korak u izračunavanju deto-'nacionih parametara.

Konačni produkti detonacije formir-aju se ргеко različitih međureakcija, a sastav smeše i koncentracija pojedinih produkata odredeni su stanjcm ravnoteže u konkrctnim uslovima odvijanja proce-sa. Radi određivanja ravnotežnog sastava

158

VOJNOTEHNlCKI CLASNIK 2/2002.

neophodno je da se, na osnovu zakona hemijske ravnoteže, postavi sistem algebarskih jednaCina u kojem nepoznate Cine brojevi molova pojedinih produkata dctonacije.

Broj faza u produktima detonacije uzima se na osnovu Gibbsovog pravila faza, a broj i vrsta komponenata u pojedi-niro fazama može se pretpostaviti na osnovu bilansa kiseonika, eksperimental-nih analiza, podataka iz literature kao i na osnovu analize konstanti ravnoteže.

Za opisivanje ravnoteže kod eksplo-zivnih procesa, kao i kod drugih visoko-temperatumih procesa u podruCju hemi-je, danas sc primenjuju dve metode: me-toda konstanti, koja je zasnovana na pri-meni zakona о dejstvu roasa i zakona о oCuvanju roase i metoda miniroizacije slobodne energije.

Metoda konstanti daje zadovoljava-juće rezultate pri opisivanju ravnoteže pri sagorevanju eksplozivnih materija, kao i pri detonaciji gasovitih eksplozivnih materija, dok je za rešavanje složenijih eksplozivnih sluCajeva tcrmodinamičke rav-noteže, kao što je to sluCaj detonacije kondenzovanih eksplozivnih materija, pogodnija metoda minimizacije slobodne energije. Ovu metodu razvili su White, Johnson i Dantzing [4], a kasnije je Ma-der prilagodio za kompjutersko reSavanje sistema jednaCina.

Jedino svojstvo komponente u produktima, koje treba poznavati radi odre-đivanja ravnotežnog sastava, jeste Gibso-va ili Helmholtzova slobodna energija, odnosno hemijski potencijal. Podaci о standardnoj molamoj Gibsovoj energiji za različite idealne gasove mogu se naći u termohemijskim tabelama, a u sluCaju

realnih gasova treba uzeti u obzir i neide-alnost pnmenom neke od jednaCina sta-nja.

Gibsova slobodna energija smeše, koja se sastoji od n hemijskih komponenata i koja sadrži n, brojeva molova Me komponente, možc se izraziti kao suma proizvoda hemijskih potencijaia i broja molova pojedinih komponenata:

С = £ед (6)

Ukoliko se izraz (6) podeli sa RT i Clan G/RT označi sa F, onda se izraz za izraCunavanje slobodne energije smeSe idealnih gasova može napisati u slede-Cem obliku:

F(X) = Yf, (7)

>«l

gdeje:

X=(n,, ... nj broj molova pojedinih

produkata,

f,=n,

C( +/л

_ Ц _ P

RT RT К h IaJ

(8)

(9)

(10)

IzraCunavanje ravnotežnog sastava svodi se na odredivanje pozitivnog niza vrednosti nt uz istovremeno zadovoljava-nje uslova minimizacije slobodne energije i uslova о bilansu mase, koji se može napisati u sledećem obliku:

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2002.

159

Xv,=6/0 = l,2,...m) (11)

gdeje:

m - broj različitih vrsta atoma u moleku-lu eksplozivne materije,

fly - broj atomay-tog elementa u moleku-lu /-tog produkta (matrica elementamog sastava produkata detonacije),

bj - broj atoma y-tog elementa u moleku-lu eksplozivne materije (vektor elementamog sastava eksplozivne materije).

Ako se pode od nekog pozitivnog niza vrednosti broja molova pojedinih produkata Y= (y,. y2,... yj. koji zadovo-Ijava uslov bilansa mase, i paralelno re-Sava uslov о minimizaciji slobodne ener-gije, može se formirati n algebarskih jed-načina tipa:

2l

У1

N

+ S*A—

>•>

(12)

pri čemu je: f,(Y) = Cl + lnU

dukte,

- za gasovite pro-

f(Y) = С/ - za čvrste produkte, n - Lagrangeov multiplikator; zatim m jednačina oblika:

2>a

03)

Na temelju ukupnog broja molova, kao nepoznate veličine, može sc formirati sledeća jednačina:

Sistem jednačina formiran na ovaj način reSava se, obično, iteracijskim me-todama, kao Sto je, na primer, Njutnova metoda.

Jednačina dekompozicije kondenzo-vanih eksplozivnih materija pri procesu detonacije može se napisati u sledećem obliku:

CcHuNfjOQ—► nlH20+ n2H2+ n3C02 + n 4CO + rifNH} + n6CH4 + njN2 + ngC (15)

Kao Sto se vidi, ovde se uzima u ob-zir i nastajanje slobodnog ugljenika, jer većina kondenzovanih eksplozivnih materija ima negativni bilans kiseonika.

Na osnovu ovakve Seme dekompozicije, matrica sastava produkata detonacije -ai} može se prikazati tabelom 2. Pri tome je vektor elementamog sastava eks-plozivnih materija bt - x, y, z, u.

Tabeta 2

Matrica sastava produkata detonacije

Produkti c H N 0

H,0 0 2 0 1

H. 0 2 0 0

о P 1 0 0 2

CO 1 0 0 1

NH, 0 3 1 0

CH4 4 0 0

Њ 0 0 2 0

c 0 0 0

Na osnovu jednačine (12) može se formirati sledeći sistem jednačina koji opisuje stanje hemijske ravnoteže u pro-duktima detonacije:

!«,-*=о

j=i

(14)

*

+ 2я2 +п4 =-//У)

06)

160

VOJNOTEHNIČKl GLASNIK 2Я002.

+ 2 пг=-{г(У)

+ n, + 2rci=-fi(Y)

+*,+*4 =~f,<Y)

U

N

T

+ Зяг + щ = -fs( Y >

У

+ nt+4n,=-ft(Y )

/

*7

N

T

+ 2n3=-f7(Y)

щ=-иу>

(17)

(л, +л2 + Л3+Л4 + л3 + л6 +л, +л,)-

-N = Q (28)

Rešavanjem ovako formiranog si-sterna od 13 lineamih algebarskih jedna-čina sa 13 nepoznatih dobija se broj mo-lova pojedinih produkata detonacije za odredeni pritisak, temperaturu i gustinu. ,. gv Rešavanje ovog sistema jednačina vrlo je ' ' složeno bez primene računara. Metode rešavanja sistema jednačina primenom računara su, u osnovi, iteracijske - najče-šće je to Njutnova metoda. Međutim, u

(20) mnogim slučajevima Njutnovom meto-dom se ne postiže dobra konvcrgencija гебепја, pa se primenjujc modifikovana metoda. Ona se razlikuje od originalne

(21) metode samo po tome Sto se osnovni si-stem jednačina najpre logaritmuje, pa se na novodobijeni sistem primeni original-na Njutnova metoda. Na taj način, razvo-

(22) jem u Tejlorov red, dobija se sistem lineamih algebarskih jednačina sa nepozna-tim logaritamskim prirastima početnom nizu reSenja:

Prema jednačim (13), koja predstavlja zakon о bilansu mase, može se formirati sledeći sistem jednačina:

x= ns + n4 + n6+ n8 (24)

y= 2n, + 2n2 + 3ns+ 4n6 (25)

z-ns+2n? (26)

и-п,+ 2пл+п4 (27)

Na osnovu ukupnog broja molova gasovitih produkata detonacije, kao nc-poznate veličinc, u skladu sa jednačinom (14) može se napisati sledeća jednačina:

Д InM = Д /п(л,/+' - Д Infnf (29)

ReSavanjcm sistema jednačina ter-modinamičke ravnoteže na ovaj način postiže sc dobra konvergencija гебепја, čak i u slučaju da početna pretpostavlje-na rešenja znatno odstupaju od stvamih. Time je izbegnut problem dovoljno tač-nog zadavanja početnih rešenja za širok dijapazon gustina, a donekle i vrsta eks-plozivmh materija.

Na slici 1 prikazan je blok-dijagram toka rešavanja sistema jednačina termo-dinamičke ravnoteže u produktima detonacije po modifikovanoj Njutnovoj me-todi.

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 2/2002.

161

Si. i - Dijagram loka reJavanja sistema jednačina lermodinamičke ravnoteie

162

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2002.

Proračun teorijskih vrednosti

detonacionih parametara

Postupak proračuna parametara de-tonacije na osnovu sistema jednačina (1 do 5), uz korišćenjc BKW jednačinc sta-nja, veoma je složen i praktično nije mo-guć bez upotrebe računara. U osnovi, postupak je iteracijski i sastoji sc od nekoli-ko faza.

U prvoj fazi se za datu specifičnu zapreminu (odnosno gustinu) i neku pret-postavljenu tempcratum izračunava rav-notežni sastav produkata detonacije, ka-ko je prethodno već objaSnjeno. Zatim se na osnovu specifične zapremine, temperature i sastava produkata detonacije, pri-menom BKW jcdnačine stanja računa vrednost pritiska.

U dmgoj fazi se proverava optimal-nost temperature i izračunava stvama temperatura procesa za zadate početne uslove. Temperatura se izračunava iteracijski, na osnovu jednačine udame adija-bate (3) sve dok, uz željenu tačnost, jed-nakost ne bude zadovoljena.

U sledećoj fazi obavlja se proračun detonacionih parametara po udamoj adi-

5/. 2 - Prika: koncepcije un rdtvanja C-J taCke i odredivanja bnine detonacije

UNOŠENJE POLAZNIH PARAMETARA (Sasttv i gustina EM)

I ZADAVANJE POCETNE GUSTINE 1

д

I ZADAVANJE POĆETNE TEMPERATURE ]

UČTTAVANJE PODATAKAIZ DATOTEKE (brpj atoma C, H, N i O. eotalpije formiranja)

СТАРА 1;

kraCunavanjc mvnotežnog sastava produkata detonacije zadatop. V, Г

I

ETAPA2:

Proven optimatnosti temperature (po jetfriaćtni udame adijabate)

К

7*”-r + ar

DA

ETAPAi;

Izm&msvanje detonacionih parvnetan za dato p. V stanje na udamoj adijabad

I

Uzimanje nove vrednosti gustinc (zapremine) po udamoj adijabati:

■ ff* + Др

I

Proven vrednosti p 225a,

NE

DA

Odrtdivarye C-J taCfce i parametara u njoj uz ustov minimainosti D

I

KRAJ

SI. 2 - Blok-dijagram postupka za proraćun detonacionih parametara kondenzovanih eksplozivmh materija

jabati, uz povećavanje gustine za odabra-ni korak. Pritisak detonacije računa se na osnovu BKW jeđnačine, brzina detonacije i masena brzina - na osnovu jednačina

VOJNOTEHNlCKI GI.ASNIK 2/2002.

163

(1) i (2), a temperature - iteracijski dok se ne ispuni jednakost (3).

U poslednjoj fazi, na osnovu uslova minimalnosti brzine detonacije, odrcduje se C-J tačka i parametri detonacije u njoj.

Koncepcija utvrđivanja C-J tačke i brzine detonacije grafički je prikazana na slici 2.

Na slici 3 prikazan je uprošćen blok-dijagram postupka za proračun de-tonacionih parametare kondenzovanih eksplozivnih materija. Medutim, treba naglasiti da je praktična realizacija ovog postupka izuzetno složena zbog nepou-zdanih termodinamičkih i drugih podata-ka koji se u literatun razlikuju, kao i

zbog problema sa konvergencijom reše-nja iterativnog postupka računanja, rela-tivno dugog vremena rečunanja, čak i na boljim računarima, itd.

Rezultati proračuna

Prema prikazanom numeričkom modelu procesa detonacije sačinjeno je programsko rešenje u PASCALU. Testi-ranje i provera modela izvrSeni su za više vrsta eksploziva i malodimnih baruta raz-ličitih gustina, uporedivanjem vrednosti pritisaka i brzina detonacije dobijenih proračunom sa eksperimcntalnim vred-nostima (tabela 3).

Tabela 3

Rezultati testiranja modela i eksperimentalne vrednosti za eksplozive

Eksplozivna materija Po (g/cm3) Eksoeriment* Proraiun Ло<%) V*/.)

D(m/s) P (Mpa) D(m/s) P (Mpa)

RDX 1.8 8754 34,7 87% 34.1 0.48 1.73

RDX l 5981 - 6043 Ш 1,04 .

TNT 1.64 6950 19 7040 205 1.29 7.89

TNT 1.061 5254 11 5450 9.04 17.8

TNT 0.732 4370 5.1 4490 4.8 2.75 5.88

HMX 1.9 9100 39.3 9248 39,1 Ш”“ 0.51

PETN 1.67 7980 30 8040 28,1 0.75 633

PETN 1 5780 8.7 5980 10 3.46 14.9

TETR1L 1.7 7560 24.9 7650 25 1.19 0.40

TATB I.8W 7860 31.5 8005 30,1 1,84 4.44

DATE 1.788 7520 25.9 7702 27.1 2.42 4,63

N(jL 1.59 7580 . 7645 24.4 m

NM 1.128 6290 14.1 6353 14.1 0.52 0

HMX/TNT 763/23.7 1,809 8476 34.3 8660 34 2,17 0,87

HMX/TNT 78/22 1.82 8480 342 8749 337 3.17 1,46

RDX/TNT 77/23 1,743 8250 31.3 8391 30,7 1,71 1,92

RDX/TNT 64/36 1.713 8030 29,4 8175 283 1.81 3,74

PETN/TNT 50/50 1.70 7530 255 7592 256 0,82 0,39

NGB-031 0.877 5455 . 5473 79.4 033 -

NGB-06! o!898 5485 . 5511 853 0.47 -

NGB-081 0957 5333 • 5656 93.2 Ш -

NC-01 0.557 3929 . 4096 31.2 4.25 -

NC-011 0,621 4446 . 4564 403 2.65 -

Prosečno odsruoanie \%] 1.97 -4-^?_

• Eksperimentalne vrednosti prema referencama (1,5 i 6).

164

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 2/2002.

Rezultati proraduna pokazuju da se za testirane cksplozive dobijaju relativno dobra slaganja izračunatih i eksperimen-talnih vrednosti brzine i pritiska detona-cije. Slaganja su izuzetno dobra za vede vrednosti gustina eksplozivnih materija, dok su za niže vrednosti gustina odstupa-nja neSto veda. Istovremeno, postignuto je vrlo dobro slaganjc brzina detonacije za nekoliko vrsta malodimnih baruta sa relativno malim gustinama punjenja, Sto pokazuje da su primenjcni pristup u nu-meričkom modeliranju detonacije i reali-zovano softversko rešenje ispravni.

Veda odstupanja vrednosti pritisaka detonacije, u odnosu na vrednosti brzina detonacije, mogu se objasniti nepouzda-nim eksperimentalnim vrednostima pritisaka dije je pouzdano merenjc prilidno teško. Jedan od razloga odstupanja prora-čunatih i eksperimentalnih vrednosti je i prilidna raznolikost literatumih vrednosti termodinamidkih velidina eksplozivnih komponenti.

Za povedanje pouzdanosti rezultata, narodito pri manjim gustinama, bilo bi korisno ispitati primenljivost nekih dru-gih jednadina stanja produkata detonacije koje se sredu u literaturi ili izvrSiti poseb-nu parametarizaeiju BKW jednadine stanja za podrudje nižih gustina.

Razvijeni program potrebno je datje usavršavati, tako da bude primenljiv i za

eksplozivne sastave koji sadrže i alumi-nijum.

Zakljudak

Prikazani model detonacije i razvi-jeno softversko гебепје omoguduju teo-rijski proradun parametara detonacije sa relativno velikom tadnošću, kako brizant-nih eksploziva i njihovih smeša, tako i baruta u širokom intervalu gustina.

Najbolji rezultati dobijaju se za eksplozivne sastave vedih gustina (ргеко 1 g/cmJ), dok je pri nižim gustinama odstu-panje nešto vede.

Realizovano programsko reSenje može korisno da posluži za predvidanje detonacionih parametara razliditih eksplozivnih sastava i da bitno ubrza i pojef-tini postupak osvajanja proizvodnje eksplozivnih punjenja unapred zadatih ka-rakteristika.

Literature:

(11 Mader, C. L: Numerical modeling of detonarioni, University of California Press. Los Angeles, 1979.

(2) Hobbs. M. L. i dr.: Extension of (he JCZ Product Species Data Base, 11. intemackxialni simpozijum о detonaeiji, Snowmass, Colorado. 1998.

(3] Sikeska, M.' Reoktika i detonaciona svojstva bvenih kom* pozitmfa eksploziva sa polimetnim vezivom. doktorska di-sertaeija, VVTS, Zagreb. 1991.

|4J White. B. W. i dr.: Chemical Equilibrium in Complex Mixtures. J. of Chan. Phis.. 28. S. 1938.

(5) Baker, E, L: Optimized JCZ3 procedures for the Detonation Properties of Explosives. II. internacionalni simpozi-jum о detonaeiji. Snowmass, Colorado. 1998.

(6] Dimitrijcvk. R.: PonaSanje malodimnih baruta u uslovima detonacije. magistanki rad. VTA VJ. Beograd. 1996

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 2/2002.

165