Дослідження впливу енергії іскрового запалювання на процес ініціювання детонації в детонаційній трубі
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-293-7-84-89Ключові слова:
іскрового запалювання, ініціювання детонації, детонаційна труба, газодетонаційний зарядАнотація
В роботі розглядається дослідження впливу енергії іскрового запалювання на процес ініціювання детонації в детонаційній трубі для безпорохового міномету з керованою енергією пострілу. Показано, що успішні випробування продемонстрували дослідних зразків мінометів які демонструють можливість запуску снарядів без використання традиційних порохових зарядів, що підтверджує ефективність розробленої технології запуску. Система призначена для автоматичного заряджання та забезпечує можливість стрільби прямою наводкою. На відміну від звичайних мінометів, запропонована система використовує газодетонаційний заряд для регулювання дальності стрільби. Отже, дальність польоту снаряда контролюється не зміною кута піднесення міномета, а зміною енергії пострілу при збереженні фіксованого кута піднесення. Заміна порохового заряду горючою газовою сумішшю сприяє інтеграції системи керування пострілом міномета в ширші системи керування вогнем. Це дозволяє створити новий режим напівпрямої наводки, що покращує тактичне розгортання зброї в умовах бою. Для переведення цієї технології у військове виробництво необхідні подальші дослідження та розробка спеціалізованої системи керування мінометом. Ключовими параметрами для контролю енергії пострілу міномета є початковий тиск та об'єм стисненого газового заряду в газодетонаційній камері. За результатами експериментальних досліджень виявлено вплив енергії іскрового запалювання на процес ініціювання детонації в детонаційній трубі. Дослідження проведено для 3-х діапазонів значень повної енергії іскрового розряду, що дорівнювали до 50 мДж, 0,84-1,54 Дж, 13-14 Дж. Розкид у значеннях повної енергії розряду пов'язаний з відхиленням напруги само пробиття іскрового проміжку. На кожному із значень вимірювання здійснювалось не менше, ніж 3 рази. Встановлено, що збільшення енергії розряду призводить до скорочення відстані та часу переходу горіння у детонацію. Зокрема, у детонаційній трубі з внутрішнім діаметром 73 мм, що наповнена стехіометричною сумішшю пропан-бутана технічного з киснем, відбулось скорочення часу переходу горіння у детонацію з понад 1200 мкс до близько 200-300 мкс у разі зростання повної енергії іскрового розряду з 50 мДж до 13-14 Дж. При цьому, відстань переходу горіння у детонацію скоротилась з 299-413 мм до 185 мм.
Посилання
1. Шевенко М. С. Боротьба з російською бронетехнікою за допомогою протитанкових засобів ЗС України: допомога піхотинцю. Київ : Гром. орг. «Товариство правозахисту ветеранів правових структур», 2015. 67 с.
2. Сакун О.В., Історія та перспективи застосування танкових мінометів. Механіка та машинобудування, Харків, 2018. № 1. С. 89–96.
3. Merkava 4: веб-сайт. URL: https://www.armyrecognition.com/military-products/army/main-battle-tanks/main-battle-tanks/merkava-iv-4-israel-uk (дата звернення 05.09.2024).
4. Streetfighter and the future of the Challenger 2: веб-сайт. URL: https://www.army-technology.com/features/streetfighter-challenger-2/?cf-view (дата звернення 05.09.2024).
5. British Army demos new Challenger 2 urban operation tank concept: веб-сайт. URL: https://www.shephardmedia.com/news/landwarfareintl/british-army-demos-new-challenger-2-urban-operatio/ (дата звернення 05.09.2024).
6. K. Korytchenko, C. Senderowski, D. Samoilenko, et al. Numerical analysis of the spark channel expansion in a high-pressure hydrogen–oxygen mixture and in nitrogen // Shock Waves, 2022, Vol. 32, pp. 321–335, https://doi.org/10.1007/s00193-022-01077-3
7. Korytchenko K., Sakun О., Dubinin D., Khilko Y., Nikorchuk A., Tsebriuk I. Experimental investigation of the fire-extinguishing system with a gas-detonation charge for fluid acceleration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Series: Applied physics. 2018. 3/5 (93), P. 47–54.
8. K. Korytchenko, R. Tomashevskiy, I. Varshamova et al. Numerical simulation of initial pressure effect on energy input in spark discharge in nitrogen // Problems of Atomic Science and Technology, 2019, Vol. 122(4), pp. 116–119, doi: 10.46813/2019-122-116
9. K. Korytchenko, Ye. Poklonskiy. Numerical simulation of gas-dynamic stage of spark discharge in oxygen // Problems of Atomic Science and Technology, 2013, Vol. (4), pp. 155–160.
10. Експериментальне дослідження процесу нагнітання стисненого газового заряду у газо-детонаційному мінометі./ Б.Г. Любарський, С.Ю. Кривошеєв, О.В. Єресько, В.І. Галиця, І.В. Поляков, Д.Б. Любарський // Механіка та машинобудування. – 2024. – № 1. – С. 157–168.
11. Q. Wang, J. Xiang, G. Chen, Y. Cheng, X. Zhao, and S. Zhang, “Propylene Flow, Microstructure and Performance of WC–12Co Coatings Using a Gas–Fuel HVOF Spray Process," J. Mater. Process. Technol. 213 (10), 1653–1660 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.04.007
12. H.D. Ng, J.H.S. Lee. Assessment of detonation hazards in high-pressure hydrogen storage from chemical sensitivity analysis // International Journal of Hydrogen Energy, 2007; Vol. 32(1), pp. 93-99, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.03.012
13. R. Zitoun, D. Desbordes, C. Guerraud, B. Deshaies. Direct initiation of detonation in cryogenic gaseous H2-O2 mixtures // Shock Waves, 1995, Vol. 4(6). pp. 331-337, https://doi.org/10.1007/BF01413875
14. Korytchenko K., Tomashevskiy R., Essmann S., et al. Challenges of energy measurements of low-energy spark discharges / 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2020 - Conference Proceedings, 5-10 October 2020, pр.421-424. doi: 10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250172
15. V. Kamenskihs, H.D. Ng, J.H.S. Lee. Measurement of critical energy for direct initiation of spherical detonations in stoichiometric high-pressure H2-O2 mixtures // Combustion and Flame, 2010, Vol. 157, pp. 1795–1799, https://doi.org/10.1016/j.combu stflame.2010.02.014
16. K. Korytchenko, R. Tomashevskiy, I. Varshamova et al. Numerical investigation of energy deposition in spark discharge in adiabatically and isothermally compressed nitrogen // Jpn. J. Appl. Phys, 2020, Vol. 59, SHHC04, https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab72cc
17. K. Korytchenko, V. Markov, et al. Validation of the numerical model of a spark channel expansion in a low-energy atmospheric pressure discharge // Problems of Atomic Science and Technology, 2018, Vol. 116(4), pp. 144-149.
18. K. Korytchenko, V. Golota, et al. Numerical simulation of the energy distribution into the spark at the direct detonation initiation // Problems of Atomic Science and Technology, 2015, Vol. 97(3), pp. 154–158.
19. D. Vinnikov, K. Korytchenko, A. Sakun. Numerical investigation of the formation of chemically active components in the spark discharge in water vapors // Problems of Atomic Science and Technology, 2015, Vol. 98(4), pp. 220–223
20. K.V. Korytchenko, Y.V. Kashanskyi, O.V.Cherkashyn, et al. Comparison of spark channel expansion in hydrogen, oxygen and nitrogen // Prob-lems of Atomic Science and Technology, 2020, Vol. 130(6), pp. 165–168, https://doi.org/10.46813/2020-130-165
