Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The contribution of A.K. Oppenheim to explaning the nature of the initiation of gaseous detonation in tubes

Kuhl Allen L., Hayashi Antoni Koichi, Wolański Piotr

Transactions on Aerospace Research

|

2022

|

Nr 2 (267)

1--12

EN

This paper analyzes A.K. Oppenheim’s original works on the transition of deflagration to detonation and reviews them from the perspective of new numerical and experimental results recently obtained on such phenomena. Particular attention is focused on processes happening in the boundary layer of the tube walls ahead of the accelerating flame. The results of the theoretical analyses of temperature variations inside developing boundary layer are presented and compared to the temperature variation in a free stream away from the boundary layer. Analyses of temperature increase in such layers clearly indicate that the self-ignition of the mixture happens in the boundary layer ahead of the propagating flame front. New experimental results obtained recently by a research group from the A. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute in Minsk, Belarus, combined with previously conducted theoretical analyses and numerical simulations, show clearly and unambiguously that the origin of the “explosion in the explosion”, postulated by A. K. Oppenheim in 1966, is always responsible for the Deflagration-Detonation Transition (DDT) in gases and is located in the boundary layer ahead of the accelerating flame front.

2

Applications of the continuously rotating detonation to combustion engines at the Łukasiewicz - Institute of Aviation

Kawalec Michał, Perkowski Witold, Łukasik Borys, Bilar Adam, Wolański Piotr

Combustion Engines

|

2022

|

R. 61, nr 4

51--57

EN

In the paper short information about advantages of introduction of detonation combustion to propulsion systems is briefly discussed and then research conducted at the Łukasiewicz - Institute of Aviation on development of the rotating detonation engines (RDE) is presented. Special attention is focused on continuously rotating detonation (CRD), since it offers significant advantages over pulsed detonation (PD). Basic aspects of initiation and stability of the CRD are discussed. Examples of applications of the CRD to gas turbine and rocket engines are presented and a combine cycle engine utilizing CRD are also evaluated. The world's first rocket flight powered by liquid propellant detonation engine is also described.

3

Numerical Simulation of the Deflagration to Detonation Transition in a Tube with Repeated Obstacles: Experimental Scale Simulation Using the Artificial Thickened Flame Method

Tsuboi Nobuyuki, Hayashi A. Koichi, Tamauchi Yoshikazu, Kodama Takashi

Transactions on Aerospace Research

|

2021

|

Nr 4 (265)

41--52

EN

The Artificial Thickened Flame (ATF) method, which involves artificially increasing the flame thickness so as to simulate with a coarse grid resolution, is applied to reduce the computational cost of predicting the Deflagration to Detonation Transition (DDT) in a tube with repeated obstacles. While simulation results depended on the parameter N (the number of grid points in laminar flame thickness), it was found that N values of more than 10 may be excessive. The results show that the chosen simulation method predicts the flame speed as compared to a reference experiment and captures the detail of the strong ignitions near the corner between the obstacle and the sidewall. The present simulation also captures the wrinkle flame front structure during the acceleration of flame.

PL

Metoda sztucznego pogrubienia płomienia (Artificial Thickened Flame - ATF) polega na sztucznym zwiększaniu grubości płomienia w celu symulowania procesu spalania z siatką o dużej rozdzielczości. Metodę tą zastosowano w niniejszej pracy w celu zmniejszenia kosztów obliczeniowych przewidywania przejścia deflagracji w detonację (Deflagration to Detonation Transition - DDT) w rurze z powtarzającymi się przeszkodami. Wyniki takich symulacji zależą od parametru N (liczba punktów siatki w laminarnej grubości płomienia), jednak stwierdzono, że wartości N powyżej 10 mogą być nieracjonalne. Pokazano, że taka metoda symulacji trafnie przewiduje prędkość płomienia w porównaniu z eksperymentem referencyjnym i dobrze wychwytuje szczegóły silnych zapłonów w pobliżu naroża między przeszkodą a ścianą boczną. Obecna metoda pozwala również celnie uchwycić strukturę pomarszczonego czoła płomienia podczas przyspieszania.

4

Numerical investigation of detonation propagation through small orifice holes

Vashishtha Ashish, Callaghan Dean, Nolan Cathal, Deiterding Ralf

Transactions on Aerospace Research

|

2021

|

Nr 3 (264)

17--33

EN

Seeking to better understand the physical phenomena underlying detonation wave propagation through small holes (especially the phenomenon of detonation re-initiation or its failure), we investigated the propagation of a detonation wave along a tube filled with a hydrogen-oxygen mixture diluted with argon, in the presence of obstacles with a small orifice hole. Numerical simulations were performed in a two-dimensional domain using adaptive mesh refinement and by solving compressible Euler equations for multiple thermally perfect species with a reactive source term. A premised mixture of H2:O2:Ar at a ratio 2:1:7 at 10.0 kPa and 298 K was used in a 90 mm diameter tube with a detonation wave travelling from one end. We found that a single orifice placed at 200 mm from one end of the tube, with varying diameters of 6, 10, 14, 16, 18, 30, and 50 mm, showed an initial decoupling of the detonation wave into a shockwave and flame front. The detonation wave fails to propagate along the tube for orifice diameters less than λ, while it propagates by different re-initiation pathways for orifice diameters greater than λ, where λ is the cell-width for regular detonation propagation.

PL

Dążąc do lepszego zrozumienia zjawisk fizycznych leżących u podstaw propagacji fali detonacyjnej przez małe otwory (w szczególności zjawiska ponownego zapłonu lub jego brak) zbadano propagację fali detonacyjnej wzdłuż rury wypełnionej mieszaniną wodoru i tlenu rozcieńczoną argonem, w obecności przeszkody o małym otworze. Symulacje numeryczne przeprowadzono w dziedzinie dwuwymiarowej, stosując adaptacyjne dostrajanie siatki i rozwiazując równania Eulera dla wielu termicznie doskonałych próbek z reaktywnym źródłem. Mieszaninę H2:O2:Ar w stosunku 2:1:7 przy ciśnieniu 10.0 kPa i temperaturze 298 K zastosowano w rurze o średnicy 90 mm z falą detonacyjną rozchodzącą się z jednego końca. Stwierdziliśmy, że pojedynczy otwór umieszczony w odległości 200 mm od jednego z końców rury, o różnych średnicach 6, 10, 14, 16, 18, 30 i 50 mm, spowodował początkowe rozdzielenie fali detonacyjnej na falę uderzeniową i czoło płomienia. Fala detonacyjna nie rozprzestrzenia się wzdłuż rury dla średnic otworu mniejszych niż λ, podczas gdy rozprzestrzenia się różnymi drogami ponownego zapłonu dla średnic otworu większych niż λ, gdzie λ jest szerokością komórki dla regularnej propagacji detonacji.

5

Badania porównawcze liniowych ładunków kumulacyjnych

Habera Łukasz, Habera Kamil

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 6

366--375

PL

Celem prezentowanych badań poligonowych była fizyczna weryfikacja zdolności liniowego ładunku kumulacyjnego (LŁK) do perforowania celu wielowarstwowego w warunkach napowietrznych. Zastosowane modele doświadczalne zbliżały układ geometryczny testowany na poligonie do sekcji odwiertu podlegającej zabiegowi perforacji. Seria badań strzałowych obejmowała testy trzech rodzajów ładunków liniowych wytypowanych do stosowania w urządzeniach perforująco-szczelinujących. Testom poddano ładunek: • LŁK w obudowie ołowiowej o przekroju kołowym φ = 40 mm z wgłębieniem kumulacyjnym; • LŁK z miedzianą wkładką kumulacyjną w obudowie stalowej w kształcie trapezu 20/30 mm; • LŁK z wkładką kumulacyjną z litej miedzi w obudowie stalowej w kształcie trapezu 20/40 mm. W trakcie badań rejestrowano prędkość strumienia kumulacyjnego za pomocą układu sond napięciowych rozmieszczonych pomiędzy poszczególnymi warstwami celu złożonego z materiału stalowego i betonu. Metoda badawcza dopasowana do charakteru testów miała na celu zweryfikowanie tezy, czy zaproponowane ładunki kumulacyjne spełniają warunki techniczne i sprawnościowe do efektywnego zastosowania ich w przemyśle naftowym. Poprzez warunki techniczne rozumiemy przede wszystkim gabaryt zewnętrzny umożliwiający posadowienie ładunku wewnątrz rury korpusowej z zachowaniem wymaganego dystansu od ścianki urządzenia. Przyjętym kryterium sprawnościowym była natomiast zdolność lub jej brak do perforowania celu wielowarstwowego w postaci dwóch płyt stalowych i odlewu betonowego. Stanowisko badawcze, z natury rzeczy jednorazowego użycia, każdorazowo składało się z bloczka betonowego o wymiarach 400 mm × 250 mm × 150 mm i wytrzymałości statycznej na ściskanie 20 MPa, na którym położone zostały równolegle dwie płyty stalowe z zachowaniem odstępu równego 20 mm. Grubość płyt to 5 mm i 10 mm. Na wierzchniej płycie stalowej pozycjonowano badany ładunek kumulacyjny w odległości jednego kalibru – czyli dystansu równego rozwartości ładunku trapezowego oraz pełnej średnicy ładunku o przekroju kołowym. Ponadto w płaszczyznach zmiany ośrodka (stal–powietrze; powietrze–stal; stal–beton) zamontowano zestaw napięciowych sond pomiarowych w postaci cienkich pojedynczych przewodów elektrycznych (φ = 0,25 mm). W chwili ich zerwania (przerwania obwodu) w wyniku działania strumienia kumulacyjnego – spadek napięcia w kolejnych sondach pomiarowych zadziała na zasadzie bramki logicznej typu start–stop lub innymi słowy: zero–jeden (0–1). Odczytanie czasów przerwań poszczególnych sond pozwoliło dodatkowo wyznaczyć prędkość strumienia kumulacyjnego i oszacować dynamikę jego wyhamowywania wraz z pokonywaniem kolejnych elementów celu wielowarstwowego.

EN

The fireground tests are the best method for verifying the operation effectiveness of the entire shooting device or its component parts in real conditions. The purpose of the fireground tests presented herein was the physical verification of linear shaped charge (LSC) ability to perforate multi-layered target, reflecting the material and geometrical conditions of a borehole. The series of shooting tests included tests of three types of linear shaped charges selected for use in perfo-fracturing devices. The following shaped charges were tested: • LSC in lead enclosure, having φ = 40 mm circular cross-section with shaped recess; • LSC with copper liner in 20/30 mm steel trapezoid enclosure; • LSC with liner made of solid copper, in 20/40 mm steel trapezoidal enclosure. During testing, the cumulative jet velocity was recorded using voltage type probes, arranged between the individual layers of a target composed of steel and concrete materials. The research method adapted for the project purposes was aimed at verification of the following thesis: whether the proposed shaped charges fulfil the technical and performance conditions for their effective application in the oil industry. The criterion adopted was the ability – or lack of ability – to perforate the multi-layered barrier in the form of two steel plates and concrete casting. The testing stand, single-use by its nature, was each time composed of concrete block having 400 mm × 250 mm × 150 mm dimensions and 20 MPa static compressive strength, on which two steel plates were placed parallel to each other with 20 mm spacing. The thickness of the plates was 5 mm and 10 mm respectively. The tested shaped charge was placed on the top steel plate at a distance of one calibre – that is the distance equal to the opening of the trapezoidal shaped charge and full diameter of circular cross-section charge. Furthermore, within media interface planes (steel/air, air/steel; steel/concrete), the set of voltage-type measuring probes was installed, in the form of single electric wires (φ = 0.25 mm). At an instant when they break (circuit break) as a result of cumulative jet operation, voltage drop in the subsequent measuring probes will act as a logical gate of start-stop type, or in other words the zero-one (0–1) type gate. The readings of individual probes breakage times allowed in addition to determine the velocity of the cumulative jet and to estimate its braking dynamics while passing through the subsequent elements of multi-layered target.

6

Using thermochemical code EXPLO5 to predict the performance parameters of explosives

Suceska Muhamed, Stimac Tumara Barbara, Künzel Martin

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

17--27

EN

Thanks to the development of more powerful computers and efficient numerical techniques, numerical modelling has become a compulsory tool in solving various problems in the field of energetic materials. In cases where measuring techniques are still unable to measure a given parameter, numerical modelling may be the only option of obtaining a value. In addition, numerical modelling helps us to better understand some phenomena, particularly in understanding the influence of input parameters on output results, as well as saving time and money. The thermochemical equilibrium code EXPLO5 is such a tool which enables theoretical prediction of performance of high explosives, propellants and pyrotechnic compositions. The code is used by more than 80 research laboratories worldwide.

PL

Ciągły rozwój coraz bardziej wydajnych komputerów oraz technik obliczeń numerycznych powoduje, że stosowanie modelowania numerycznego staje się koniecznością przy rozwiązywaniu różnorodnych problemów w obszarze materiałów wysokoenergetycznych. Tendencja ta jest szczególnie wyraźna w przypadkach, w których metody pomiarowe nadal nie umożliwiają zmierzenia wartości badanego parametru, tzn. gdy tylko modelowanie numeryczne daje możliwość określenia jego wartości liczbowej. Ponadto, modelowanie numeryczne umożliwia nam lepsze poznanie niektórych zjawisk, np. lepsze zrozumienie wpływu warunków początkowych danego procesu na jego wyniki końcowe. Dodatkowym atutem stosowania modelowania numerycznego jest oszczędność czasu i pieniędzy. Tego typu narzędziem jest EXPLO5, program do opisu równowagi termochemicznej. Umożliwia on, na drodze analizy teoretycznej, dokonanie predykcji efektów działania materiałów wybuchowych kruszących, paliw rakietowych i mieszanin pirotechnicznych. Program ten jest używany w ponad 80 laboratoriach badawczych w całym świecie.

7

Analysis of a self-centring detonation wave generator

Trzciński Waldemar A., Paszula Józef, Szymańczyk Leszek

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

34--47

EN

The aim of the study was to determine the parameters of a detonator generating a self-centring detonation wave, based on experimental and theoretical analysis. The methods for manufacturing self-centring detonation wave generators available in literature were reviewed and a detonator comprised of two explosives was proposed. The detonator geometry was analysed for its ability to centre the detonation wave. A physical detonator model was created and the detonation wave front downstream of the detonator, analysed and the detonator’s capability to compensate an off-centre detonation initiation, evaluated. The wave fronts were recorded using pulsed x-ray radiography. The study showed that the proposed detonator provides a symmetrical initiation of the main charge for the initiation point (location) offset, lower than the assumed maximum offset.

PL

Celem pracy był dobór na drodze eksperymentalno-teoretycznej parametrów detonatora do generowania samocentrującej się fali detonacyjnej. Dokonano literaturowego przeglądu sposobów wytwarzania generatorów samocentrującej się fali detonacyjnej i zaproponowano detonator składający się z dwóch materiałów wybuchowych. Dokonano analizy geometrii takiego detonatora pod kątem możliwości centrowania się fali detonacyjnej. Zbudowano model fizyczny detonatora i zbadano kształt frontu fali detonacyjnej po wyjściu z detonatora oraz oceniono zdolność detonatora do kompensowania niecentralnego zainicjowania detonacji. Do rejestracji frontów falowych wykorzystano zestaw do rentgenografii impulsowej. Wykazano, że zaproponowany detonator jest w stanie zapewnić symetryczność pobudzenia ładunku głównego dla przesunięcia punktu (miejsca) zainicjowania detonacji mniejszego od założonego przesunięcia maksymalnego.

8

Review on the rotating detonation engine and its typical problems

Xie Qiaofeng, Ji Zifei, Wen Haocheng, Ren Zhaoxin, Wolanski Piotr, Wang Bing

Transactions on Aerospace Research

|

2020

|

Nr 4 (261)

107--163

EN

Detonation is a promising combustion mode to improve engine performance, increase combustion efficiency, reduce emissions, and enhance thermal cycle efficiency. Over the last decade, significant progress has been made towards the applications of detonation mode in engines, such as standing detonation engine (SDE), Pulse detonation engine (PDE) and rotating detonation engine (RDE), and the understanding of the fundamental chemistry and physics processes in detonation engines via experimental and numerical studies. This article is to provide a comprehensive overview of the progress in the knowledge of rotating detonation engine from the different countries. New observations of injection, ignition, and geometry of combustor, pressure feedback, and combustion modes of RDE have been reported. These findings and advances have provided new opportunities in the development of rotating detonation for practical applications. Finally, we point out the current gaps in knowledge to indicate which areas future research should be directed at.

PL

Detonacja jest obiecującym sposobem spalania w celu poprawy wydajności silnika, zwiększenia wydajności spalania, redukcji emisji i polepszenia wydajności cyklu termicznego. W ostatniej dekadzie dokonano znacznego postępu w kierunku aplikacji trybów detonacji w silnikach, takich jak silnik detonacji stojącej (SDE), pulsacyjny silnik detonacyjny (PDE) i rotacyjny silnik detonacyjny (RDE), a także w celu zrozumienia fundamentalnych procesów chemicznych i fizycznych zachodzących w silnikach detonacyjnych poprzez badania numeryczne i eksperymentalne. Celem niniejszego artykułu jest dostarczenie obszernego przeglądu postępu wiedzy dotyczącej rotacyjnego silnika detonacyjnego z różnych krajów. Przedstawiono nowe obserwacje dotyczące wtrysku paliwa, zapłonu oraz geometrii komory spalania, sprzężenia zwrotnego ciśnienia, sposobów spalania w rotacyjnym silniku detonacyjnym RDE. Odkrycia te oraz postęp w badaniach dostarczyły nowych możliwości w opracowaniu wirującej detonacji dla praktycznych zastosowań. Na koniec wskazaliśmy istniejące obecnie luki w wiedzy w celu wykazania obszarów, na jakie przyszłe badania powinny być ukierunkowane.

9

Numerical modeling of RDE

Folusiak Michal, Swiderski Karol, Wolanski Piotr

Transactions on Aerospace Research

|

2020

|

Nr 4 (261)

13--47

EN

The idea of using the phenomenon of rotating detonation to propulsion has its roots in fifties of the last century in works of Adamson et al. and Nicholls et al. at the University of Michigan. The idea was recently reinvented and experimental research and numerical simulations on the Rotating Detonation Engine (RDE) are carried in numerous institutions worldwide, in Poland at Warsaw University of Technology (WUT) since 2004. Over the period 2010-2014 WUT and Institute of Aviation (IOA) jointly implemented the project under the Innovative Economy Operational Programme entitled ‘Turbine engine with detonation combustion chamber’. The goal of the project was to replace the combustion chamber of turboshaft engine GTD-350 with the annular detonation chamber. This paper is focused on investigation of the influence of a geometry and flow conditions on the structure and propagation stability of the rotating detonation wave. Presented results are in majority an outcome of the aforementioned programme, in particular authors’ works on the development of the in-house code REFLOPS USG and its application to simulation of the rotating detonation propagation in the RDE.

PL

Pomysł wykorzystania zjawiska wirującej detonacji do napędu był po raz pierwszy rozważany w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku przez zespoły badawcze Adamsona i Nichollsa na Uniwersytecie Michigan. Badania nad silnikiem z detonacyjną komorą spalania zostały wznowione po blisko 40 latach i dziś prace prowadzone są w wielu jednostkach naukowych na świecie, a w Polsce na Politechnice Warszawskiej od 2004 roku. W latach 2010-2014 Instytut Lotnictwa oraz Politechnika Warszawska wspólnie realizowały projekt w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka ‘Silnik Turbinowy z detonacyjną komorą spalania’. Projekt zakłada zastąpienie komory spalania turbowałowego silnika GTD-350 pierścieniową komorą detonacyjną. Artykuł skupia się na badaniach numerycznych wpływu geometrii oraz parametrów przepływu na strukturę i stabilność propagacji wirującej detonacji. Przedstawione wyniki są w większości wynikiem prac autorów nad rozwojem kodu REFLOPS USG w czasie trwania projektu i koncentruje się na rozwoju i implementacji wysokowydajnych metod symulacji silnika z detonacyjną komorą spalania oraz ich zastosowaniu w symulacjach numerycznych propagacji wirującej fali detonacyjnej w silniku RDE.

10

Determining the degree of pulse absorption of air blast wave by spaced material systems

Starczewski Lech, Szcześniak Krzysztof, Gmitrzuk Michał, Nyc Robert

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2020

|

T. 12(1)

173--183

EN

The paper presents the results of a study to determine the degree of attenuation of a detonation wave pulse generated by a spherical ceresin-phlegmatized hexogen charge, by spaced material systems. The systems were mounted on a ballistic pendulum and the amount of energy absorbed was determined based on the change in pendulum swing. The spaced panels with absorbing elements, simulated the flat bottom of a vehicle exposed to a single blast.

PL

Praca przedstawia wyniki badań nad określeniem stopnia tłumienia impulsu fali podmuchowej, generowanej wybuchem cylindrycznego ładunku heksogenu flegmatyzowanego cerezyną, przez przestrzenne układy materiałowe. Badane układy montowano na wahadle balistycznym a miarą stopnia absorbcji energii był stopień wychylenia się wahadła. Zastosowane panele przestrzenne z elementami absorbującymi, symulowały konstrukcję płaskiego dna pojazdu poddanego jednokrotnemu udarowi siły.

11

Minimizing the explosion enthalpy of ammonium nitratewith polyethylene glycol and carboxymethyl celluloseto prevent terrorist attacks

Ozan-Gezerma Ahmet

Chemical and Process Engineering

|

2020

|

Vol. 41, nr 3

183-–195

EN

The use of ammonium nitrate due to its high nitrogen content (>26%) has made it the most utilizedfertilizer in agricultural areas. However, being easily accessible with this feature encouraged its use fordifferent purposes. Ammonium nitrate is usually produced with large tonnage (>50ton/h) and highcost (>$20million) production processes. Therefore, any changes that can be made in the processmust be applied in the process so that the result can be achieved easily without increasing the costin any way. In this study, it is aimed to reduce the explosion sensitivity of ammonium nitrate usedfor explosive purposes in terrorist attacks. Thus, it was aimed to solve the problem by adding variouschemicals to the ammonium nitrate production process so that it can only be used for agriculturalpurposes. For this purpose, the production process was examined by adding carboxymethyl celluloseand polyethylene glycol to the ammonium nitrate production process and the accuracy of the resultswas tested by instrumental analysis methods

12

Influence analysis of detonations related to output characteristics and to damage level of engine parts in order to eliminate potential risks and ensure reliability of the HCCI technology

Puškár M., Kopas M., Puškár D.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2019

|

z. 102

151--163

EN

The engine output characteristic offers very important information during the real application of the HCCI technology. This kind of combustion process significantly influences the wearing degree of the main engine components or even the engine damage. The principle of the HCCI combustion is basically beneficial, however, it can also be destructive. Described in this article are measurements of the engine output characteristics in the case of an experimental piston combustion engine. These measurements were performed by means of a data recording system, whereby the detonation combustion was evaluated using a quantitative method. The real values of atmospheric conditions and fuel mixture composition were added to the measured values. The resulting values were visually compared with a degree of the engine piston damage caused by the detonations. The final result is a limit value, which represents a maximal number of the detonation units that are permissible in order to ensure reliable operation of the HCCI engine.

13

Strzał w rozwój : oprogramowanie O-Pitblast jako wsparcie przy projektowaniu specjalistycznych strzelań metodami gładkościennymi

Hetmańska Marta

Surowce i Maszyny Budowlane

|

2019

|

nr 3

58--63

PL

Rozwój świadomości oraz technik wykonywania robót strzałowych w górnictwie odkrywkowym spowodował wzrost zainteresowania metodami strzelania gładkościennego. Pozwalają one nie tylko na uzyskanie docelowego kształtu zbocza, przy możliwie najmniejszym zniszczeniu nowo odsłoniętej calizny, ale również na większą kontrolę samego procesu. Szereg rozbudowanych funkcji i szeroki wachlarz możliwości pełnej personalizacji parametrów wykonywanych prac czyni oprogramowanie 0-Pitblast innowacyjnym narzędziem wspierającym projektowanie nawet wysoko specjalistycznych strzelań.

14

Preliminary Detonation Study of Dry, Wet and Aluminised ANFO Using High-Speed Video

Araos Migue, Onederra Italo

Central European Journal of Energetic Materials

|

2019

|

Vol. 16, no. 2

227--244

EN

ANFO is a well-known, reliable and safe commercial explosive. It has been around since the late 1950’s and its detonation properties are well characterized. In this study, the detonation process of dry, wet and aluminised ANFO, was recorded using two high-speed cameras with recording rates of 1,200 fps and 50,000 fps. The 1,200-fps footage allowed the observation of the post blast fumes (i.e. NOx) produced by ANFOs with different water contents. The 50,000-fps footage allowed the observation of the detonation area, gas expansion phase and the measurement of the velocity of detonation (VOD). The video footage also recorded a bright zone in front of the gases (longer than 50 mm). We assumed that a reaction is taking place in this zone, but it is difficult to be sure if this is the reaction zone or not as it is longer than previously reported reaction zone lengths. Analysis showed that ANFO detonates effectively for water contents of up to 9 wt.%, and more importantly, there is little variation in the VOD. As far as the expansion of gases is concerned, the ANFO-Al expansion rate appears to be different. In this mixture, the absence of NOx fumes could have been due to the expected higher temperatures produced by the burning of the aluminium additive as observed in the images recorded with the high-speed camera.

15

Quick-Acting Electric Blasting Caps

Nita M., Warchoł R.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2018

|

Vol. 9, Nr 2 (32)

111--120

EN

The paper presents the constructions of new, fast-acting electric initiating blasting caps of WN-1 and WN-1A types, developed at the Military Institute of Armament Technology in Zielonka (Poland). These blasting caps have been characterized in terms of the materials used for their production and the applied explosives. The investigation results of selected blasting caps and their most important characteristics are given. Among others, dependence between a response time of a blasting cap and a supply voltage was presented as well as influence of extreme temperatures on its reliability and response time was given. The investigations of the blasting caps for initiation of blasting explosives were performed and the results confirming their usefulness are presented.

PL

W artykule zaprezentowano konstrukcje nowych, szybkodziałających elektrycznych spłonek pobudzających typu WN-1 i WN-1A, opracowanych i wykonywanych w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia w Zielonce. Spłonki te scharakteryzowano pod względem użytych do ich wykonania materiałów konstrukcyjnych i wybuchowych. Zaprezentowano wyniki wybranych badań spłonek oraz ich najistotniejsze charakterystyki. Przedstawiono między innymi zależności czasu zadziałania spłonek od napięcia zasilania, jak również wpływ skrajnych temperatur na niezawodność i czas zadziałania. Wykonano i zaprezentowano wyniki badań potwierdzających przydatność spłonek do pobudzania ładunków kruszących materiałów wybuchowych.

16

Aktywne metody tłumienia detonacji w mieszaninach gazowych

Porowski R., Zieziula D.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2017

|

Nr 62 (tom 2) (2)

83--97

PL

W artykule przedstawiono przegląd aktywnych metod tłumienia detonacji w mieszaninach gazowych. Opisane w nim zostały metody tłumienia detonacji za pomocą gazu, proszków gaśniczych oraz mgły wodnej. Pomimo znacznej poprawy w zakresie zarządzania i eksploatacji urządzeń, które przetwarzają substancje palne, wciąż istnieje potrzeba stworzenia innowacyjnych metod i środków ochrony przeciwwybuchowej. Podstawowym celem tych urządzeń jest ograniczanie potencjalnych skutków występowania zdarzeń, które mogą wywołać eksplozję. Czynnikami, które mogą się przyczyniać do zmniejszenia skutków wybuchu, są między innymi minimalizacja wystąpienia uszkodzeń i wycieków, ulepszona konstrukcja oraz poprawa procedur operacyjnych i zarządzania bezpieczeństwem w warunkach przemysłowych.

EN

Paper presents the overview of the active methods of detonation suppression processes in reactive gaseous mixtures. In this paper the influence of the inert gas zone, dry powder and water mist on explosion processes was investigated. It was based on the literature review. Despite the significant improvements in the management and service of installations which process the materials of an explosive nature, there is still a need to create the innovative methods and measures to ensure the proper level of explosion safety. The primary purpose of such devices is to minimize the incidence of events that could potentially cause an explosion. The elements, that may contribute to reduce the effect of explosion are among others, the mitigation of explosions damages and flammable substance leaks as well as operating procedures and safety management in industrial applications.

17

Badania eksperymentalne i numeryczne detonacji mieszanin wodorowo-powietrznych

Żbikowski M., Dąbkowski A., Lesiak P., Bąk D., Dziechciarz A., Teodorczyk A.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 4

858--862

PL

Wyznaczono parametry detonacji mieszanin wodorowo-powietrznych w szerokim zakresie stężeń wodoru w powietrzu (15–60% obj.). Stanowisko eksperymentalne składało się z rury detonacyjnej o średnicy wewnętrznej 0,17 m i długości 9,0 m, zamkniętej z obu stron, sekcji napędzającej o długości 0,6 m, umieszczonej wewnątrz kanału, oraz systemu akwizycji danych (czujniki ciśnienia, sondy jonizacyjne). Do zmierzenia wielkości komórek detonacyjnych wykorzystano folię z naniesioną sadzą. Celem badań było znalezienie górnej i dolnej granicy spalania detonacyjnego, a także wyznaczenie charakterystycznych wielkości komórek detonacyjnych oraz prędkości propagacji fali detonacyjnej. Teoretyczne parametry detonacji (prędkość propagacji i czas indukcji) określono na podstawie modelu Zeldovicha, von Neumanna i Doringa (ZND). Badania eksperymentalne wykorzystano do walidacji symulacji numerycznej przeprowadzonej w programie OpenFoam. Wyniki obliczeń porównano z danymi eksperymentalnymi. Model bazował na równaniach Naviera i Stokesa uśrednionych metodą Reynoldsa (RENS) oraz równaniu transportu, w którym człon źródłowy odpowiadał za samozapłon mieszaniny.

EN

H₂-air mixts. (H₂ content 15–60% by vol.) were detonated to det. the wave propagation rate and induction time. The exptl. data were used for validation of a numerical simulation. A good agreement of the data was achieved.

18

Określenie stopnia tłumienia powietrznej fali podmuchowej w przestrzennych układach materiałowych

Starczewski L., Szcześniak K., Gmitrzuk M., Nyc R.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2017

|

T. 9

204--213

PL

Praca przedstawia wyniki badań nad określeniem stopnia tłumienia impulsu fali podmuchowej, generowanej wybuchem sferycznego ładunku heksogenu flegmatyzowanego cerezyną, przez przestrzenne układy materiałowe. Badane układy montowano na wahadle balistycznym a miarą stopnia absorbcji energii był stopień wychylenia się wahadła. Zastosowane panele przestrzenne z elementami absorbującymi, symulowały konstrukcję płaskiego dna pojazdu poddanego jednokrotnemu udarowi siły.

EN

The paper presents studies to determine the degree attenuation of a blasting wave impulse from a spherical charge containing hexogene phlegmatized with ceresin, through spaced material systems. The systems were mounted on a ballistic pendulum and the amount of energy absorbed was determined from the change in inclination of the pendulum. The spaced panels containing the absorbing elements simulated the flat bottom of a vehicle being subjected to a single blast.

19

Simulation of large scale hydrogen - air detonation with the aid of CFD

Machniewski P., Molga E.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2017

|

Nr 3

88--89

EN

Application of Computational Fluid Dynamics (CFD) methodology for the simulation of industrial scale hydrogen detonation accident scenario is demonstrated in this work. The CFD model based on the reactive Euler equation set and one-step Arrhenius kinetics with tuned parameters at moderate computational cost in 2D geometry, allowed for satisfactory agreement of calculated overpressure field and detonation front velocity with the published measurement results taken during large scale (300 m3 hemisphere) open-space detonation of stoichiometric hydrogen - air mixture.

PL

Przedstawiono użycie metodologii obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) do symulacji sytuacji awaryjnych związanych z wybuchem detonacyjnym mieszaniny wodom i powietrza o zasięgu typowym dla w skali przemysłowej. Podano wyniki obliczeń opartych na równaniach Eulera dla ośrodka ściśliwego z jednoetapową reakcją chemiczną, której kinetykę modelowano za pomocą równania Arrheniusa o odpowiednio dobranych parametrach. Uzyskano zadowalającą zgodność przewidywanego nadciśnienia fali uderzeniowej oraz prędkości frontu fali detonacyjnej, obliczonych podczas symulacji 2D, z opublikowanymi wynikami pomiarów przeprowadzonych podczas detonacji stechiometrycznej mieszaniny wodom i powietrza w półsferycznym balonie o pojemności 300 m3 w przestrzeni otwartej.

20

Underwater Explosion Performance of RDX/AP-based Aluminized Explosives

Xiang D., Rong J., He X., Feng Z.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2017

|

Vol. 14, no. 1

60--76

EN

To understand the underwater explosion (UNDEX) performance of RDX/AP-based aluminized explosives, six formulations of the explosives were prepared, with Al content varying from 30% to 55% and ammonium perchlorate (AP) content from 45% to 20%. A series of UNDEX tests that used a 1 kg cylindrical charge was conducted underwater at a depth of 4.7 m. The pressure histories of the shock wave produced at different positions and the bubble periods were measured. The coefficients of the similarity law equation for the shock wave parameters were fitted with experimental data. The effect of the aluminum/oxygen (Al/O) ratio on the performance of the energy output structure for RDX/AP-based aluminized explosives is discussed. The bubble motion during UNDEX was simulated using MSC.DYTRAN software, and the radius-time curves of the bubbles were determined. The results show that AP influences the detonation reaction mechanism of RDX/AP-based aluminized explosives, which causes different UNDEX performances. The bubble energy of the RDX/AP-based aluminized explosive was higher than that of RDX-based and HMX-based aluminized explosives.