Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Liner Wall Thickness on the Penetration Performance of PETN-HTPB PBX-based Shaped Charges into Steel Targets

Elshenawy Tamer, Ezzat Eldesoky, Riad Ahmed M., Elkader Mohamed Abd

Central European Journal of Energetic Materials

|

2022

|

Vol. 19, no. 1

63--90

EN

The thickness of a shaped charge liner is one of the essential parameters that must be considered when optimizing penetration depth into a target material. In this paper, experimental and analytical studies have been implemented using shaped charges having copper liner thicknesses ranging from 0.7 to 1.3 mm in an optimization study of the influence of jet characteristics on the achieved penetration depths into steel targets. The shaped charges were filled with equal masses of PETN-polyurethane based PBX explosive charges and fired against steel targets placed at 29 mm stand-off distance. The experimental measurements show that the depth of jet penetration into steel targets increased with liner thickness up to a thickness of 1.1 mm, after which the penetration decreased again. A numerical study was also carried out using the hydrocode Autodyn to model the jets used in the optimization analysis, which accounted for the variation of penetration depth using different liner thicknesses. This analysis also showed why the penetration depth achieved with a liner thickness of 1.0 mm was not optimum due to its non-coherent formed jet. Instead, a liner with a wall thickness of 1.1 mm exhibited the optimum penetration depth of 12.8 cm.

2

Modelowanie numeryczne ładunków kumulacyjnych z wkładkami dzielonymi dwuczęściowymi

Hebda Kamil, Habera Łukasz, Koślik Piotr

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 4

264--269

PL

Niniejszy artykuł powstał na podstawie wyników modelowania numerycznego ładunków kumulacyjnych z nietypowym kształtem wkładki kumulacyjnej. Standardowy ładunek typu deep penetrating (głęboko penetrujący) posiada wkładkę kumulacyjną w kształcie stożka wykonaną z miedzi. Zamodelowano trzy geometrie ładunków kumulacyjnych o niekonwencjonalnym kształcie, które porównano do modelu klasycznego ładunku. Ładunki te porównano pod względem maksymalnego ciśnienia podczas detonacji, prędkości strumienia kumulacyjnego, uzyskanej energii kinetycznej oraz długości strumienia kumulacyjnego po czasie 22 µs. Celem modelowania ładunków kumulacyjnych z wkładkami o niekonwencjonalnym kształcie było sprawdzenie, czy są one w stanie poprawić parametry zabiegu perforacji w odwiertach naftowych. Perforacja otworu naftowego to krytyczny zabieg, dzięki któremu możliwe jest rozpoczęcie wydobycia węglowodorów z danego złoża. Zabieg ten polega na wykonaniu serii kanałów prostopadłych do osi otworu penetrujących ścianki rur okładzinowych, cementu oraz skałę złożową w celu utworzenia połączenia hydraulicznego pomiędzy otworem wiertniczym a złożem węglowodorów. W przemyśle naftowym ładunki typu deep penetrating są projektowane, aby zapewnić optymalną długość kanału perforacyjnego przy zachowaniu odpowiedniej średnicy perforacji. Obecnie najpowszechniej używanymi ładunkami kumulacyjnymi głęboko penetrującymi są ładunki osiowosymetryczne z wkładkami kumulacyjnymi w kształcie stożka wykonanymi z proszków miedzi. Ładunki te osiągają prędkość strumienia kumulacyjnego na poziomie 7000 m/s i w sprzyjających warunkach są w stanie spenetrować do 1 m calizny skalnej. W artykule opisano parametry ładunków kumulacyjnych, które uzyskano w wyniku modelowania numerycznego. W celu potwierdzenia zdolności przebijania celów przez zamodelowane ładunki należałoby sprawdzić ich fizyczne modele w warunkach poligonu doświadczalnego.

EN

The article was created on the grounds of numerical modelling of shaped charges with a focus on the unconventional shape of their liners. The standard shaped charge of the “deep penetrating” type is equipped with a conical liner made of copper. Three various geometries of shaped charges featuring unconventional shape have been modelled and compared with the classical model of a shaped charge. The shaped charges have been compared for maximum pressure during detonation, cumulative jet velocity, kinetic energy gained and length of cumulative jet after 22 µs. The purpose of modelling shaped charges, featuring unconventionally formed liners, was to check whether they are able to improve the perforation job parameters in oil and gas wells. Perforation of the borehole is a critical job, enabling the initiation of hydrocarbons production from a specific reservoir. The job consists in making series of channels perpendicular to the borehole axis, penetrating casing walls, the cement layer and the formation rock, in order to create a hydraulic link between the borehole and the reservoir of hydrocarbons. In the oil industry, the “deep penetrating” type shaped charges are designed in order to provide optimal length of the perforation channel, while maintaining its adequate perforating diameter. Nowadays, the most commonly deep-penetrating shaped charges used, are the axially-symmetric shaped charges with conical liners made of copper powders. The charges create a cumulative jet reaching a velocity of approx. 7000 m/sec and are able to penetrate up to 1 m of rock matrix in favourable conditions. The article describes the parameters of shaped charges, that have been obtained as a result of numerical modelling. In order to finally confirm the target penetrating ability by the modelled shaped charges, one should check their real physical models in fire-ground conditions.

3

Numerical modelling of shaped charges with an elliptical liner

Hebda Kamil, Habera Łukasz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 12

929--933

EN

The article elaborates upon the numerical modelling of shaped charges equipped with various types of elliptical (trumpet-like) liners. Three various geometries of shaped charges with elliptical liners were modelled, which have been compared against a model of a traditional shaped charge with a conical liner. The charges were compared for maximum pressure during charge detonation, velocity of cumulative jet, kinetic energy obtained, as well as length of cumulative jet after a 15 µs interval. The modelling of shaped charges with elliptical liners was aimed at improvement of perforation job parameters in oil wells. Realization of the perforation job is a key element, enabling initialisation of production from a given reservoir of hydrocarbons. The purpose of perforation is the creation of a channel series, perpendicular to borehole axis, penetrating the wall(s) of the casing, cement layer and formation rock, in order to make a hydraulic connection of the borehole with the reservoir of hydrocarbons. The longest possible perforation channels are desired, which enable better completion of the reservoir. Currently, for a perforation job, shaped charges of axial symmetry equipped with conical liners made of copper powders are used, which enable achieving a cumulative jet velocity of 7000 m/s, which can penetrate up to 1 m of undisturbed rock in favourable conditions. The modelled shaped charges, featuring the elliptical liners, achieved much better values of pressure, maximum velocity, kinetic energy and channel length within the same time interval as compared to the results of modelling a cumulative jet created by standard shaped charge. However, it should be remembered that in order to confirm the effectiveness of target penetration by modelled shaped charges, their physical models should be fabricated and tested in ground-fields experiments.

PL

Artykuł został opracowany na podstawie wyników modelowania numerycznego ładunków kumulacyjnych z różnymi typami wkładek eliptycznych (trąbkowych). Zamodelowano trzy geometrie ładunków kumulacyjnych z wkładkami eliptycznymi, które porównano do modelu klasycznego ładunku kumulacyjnego z wkładką stożkową. Ładunki porównano pod względem maksymalnego ciśnienia podczas detonacji ładunku, prędkości strumienia kumulacyjnego, uzyskanej energii kinetycznej oraz długości strumienia kumulacyjnego po czasie 15 µs. Celem modelowania ładunków kumulacyjnych z wkładkami eliptycznymi była poprawa parametrów zabiegu perforacji w odwiertach naftowych. Wykonanie perforacji to kluczowy element, dzięki któremu możliwe jest zapoczątkowanie produkcji w danym złożu węglowodorów. Perforacja ma na celu wykonanie serii otworów prostopadłych do osi odwiertu, przebijających ścianki rur okładzinowych, cementu oraz skałę złożową, aby połączyć hydraulicznie otwór wiertniczy i złoże węglowodorów. Pożądane są jak najdłuższe otwory perforacyjne, które wraz ze wzrostem długości lepiej udostępniają złoże. Obecnie do perforacji wykorzystuje się ładunki osiowosymetryczne ze stożkowymi wkładkami kumulacyjnymi wykonanymi z proszków miedzi, które osiągają prędkość strumienia kumulacyjnego na poziomie 7000 m/s i penetrują do 1 m calizny skalnej przy sprzyjających warunkach. Zamodelowane ładunki kumulacyjne z wkładkami eliptycznymi osiągnęły znacznie lepsze wartości ciśnienia, prędkości maksymalnej, energii kinetycznej oraz długości po czasie dla strumienia kumulacyjnego w porównaniu do wyników modelowania strumienia powstałego z klasycznego ładunku kumulacyjnego. Należy jednak pamiętać, że aby potwierdzić skuteczność przebijania celów przez zamodelowane ładunki kumulacyjne, należałoby wykonać ich fizyczne modele i poddać je testom na poligonie doświadczalnym.

4

Wykonywanie otworów strzałowych technologią wybuchową przy zastosowaniu kumulacyjnej głowicy PG-7M

Pytlik Mateusz, Burian Wojciech, Magier Mariusz, Janiszewski Jacek, Sobala Jacek, Lachmajer Jerzy, Czajka Bartosz, Szastok Michał, Hildebrandt Robert

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 8

7--15

PL

Głównym sposobem urabiania skał w górnictwie podziemnym i odkrywkowym jest wykorzystanie materiałów wybuchowych. Najbardziej optymalnym sposobem urobienia skały jest w tym przypadku wprowadzenie ładunku do otworu strzałowego. Proces wiercenia otworów w porównaniu do załadunku i detonacji materiału wybuchowego jest najbardziej czasochłonną operacją. Dodatkowo względy techniczne mogą utrudniać lub uniemożliwiać wykonanie otworów strzałowych. Głowice kumulacyjne są głównie stosowane do celów wojskowych, jednak wykorzystuje się je również w górnictwie naftowym i gazowym. Wyeliminowanie procesu wiercenia poprzez zastosowanie ładunków kumulacyjnych może znacząco wpływać na zwiększenie postępów drążenia. Niniejsza praca ma na celu określenie możliwości wykonywania otworów strzałowych, wykorzystując głowicę kumulacyjnego pocisku przeciwpancernego PG-7M do granatnika RPG-7. Wyniki przeprowadzonych badań będą służyły do opracowania, wykonania i wprowadzenia do górnictwa nowego typu ładunków kumulacyjnych, które w przyszłości umożliwią zwiększenie efektywności górnictwa przy utrzymaniu lub obniżeniu kosztów.

EN

The use of explosives constitutes the primary method of rock extraction in underground and surface mining. The most optimal method of rock extraction in this case is the insertion of a charge into a blasthole. Compared to the loading and detonation of explosives, the blasthole drilling process is the most time-consuming operation. Additionally, technical factors may render the drilling of blastholes difficult or impossible. Shaped charges are primarily used for military purposes, but they also find application in oil and gas mining. Elimination of the drilling process based on the application of shaped charges could significantly increase the progress of tunnelling. The purpose of this article is to determine the possibility to produce blastholes through the application of the warheads PG-7M anti-tank projectiles used in RPG-7 rocket-propelled grenade launchers. The results of the conducted tests will serve to develop, produce and implement a new type of shaped charge for mining purposes, which in the future will increase the efficiency of mining while retaining or lowering its costs.

5

Eksperymentalna weryfikacja metody wykonywania otworów strzałowych technologią wybuchową z zastosowaniem głowic kumulacyjnych w warunkach podziemnych

Magier M., Zielenkiewicz M., Hildebrandt R., Pytlik M., Sobala J., Szastok M., Burian W., Kulasa J., Juszczyk B., Janiszewski J., Lachmajer J.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2018

|

R. 47, z. 148

31--41

PL

Głównym sposobem urabiania skał w górnictwie podziemnym i odkrywkowym jest wykorzystanie materiałów wybuchowych. Optymalnym sposobem urobienia skały jest w tym przypadku wprowadzenie ładunku do otworu strzałowego. Proces wiercenia otworów w porównaniu do załadunku i detonacji materiału wybuchowego jest najbardziej czasochłonną operacją. Dodatkowo względy techniczne mogą utrudniać lub uniemożliwiać wykonanie otworów strzałowych. Wyeliminowanie procesu wiercenia poprzez zastosowanie ładunków kumulacyjnych może znacząco wpływać na zwiększenie postępów drążenia. Niniejsza praca ma na celu określenie możliwości wykonywania otworów strzałowych wykorzystując głowice kumulacyjne amunicji przeciwpancernej. Wyniki przeprowadzonych badań będą służyły do opracowania, wykonania i wprowadzenia do górnictwa nowego typu ładunków kumulacyjnych, które w przyszłości umożliwią zwiększenie efektywności górnictwa przy utrzymaniu lub obniżeniu kosztów.

EN

Use of explosives constitutes a primary method of rock extraction in underground and surface mining. The optimal method of rock extraction in this case is the insertion of a blasting charge into a blasthole. Process of blasthole drilling is the most time-consuming operation comparing to loading and detonation of explosives. Additionally, technical factors may render the drilling of blastholes difficult or impossible. Elimination of the drilling process through application of shaped charges could significantly increase the advancement of face mining. The purpose of this article is to determine possibilities for preparing blastholes through the application of shaped charge warheads of anti-tank ammunition. Results of conducted tests will be used to develop, produce and implement a new type of shaped charges for mining purposes, which in the future will increase the mining efficiency at keeping the costs down or by lowering them.

6

Badania możliwości otworowania z wykorzystaniem ładunków kumulacyjnych

Burian W., Magier M., Rotkegel M., Sobala J., Szymała J., Żak A.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 7

20--25

PL

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki badań penetracji betonu przez ładunki kumulacyjne stosowane w przemyśle zbrojeniowym. Badania te stanowią pierwszy etap prac badawczych prowadzonych w kierunku rozpoznania możliwości stosowania ładunków kumulacyjnych do otworowania skał. Badania prowadzono na poligonie Wojskowego Instytutu Technicznego Uzbrojenia z wykorzystaniem amunicji czołgowej. Prezentowane w artykule badania i wyniki pozwalają wnioskować o możliwości stosowania ładunków kumulacyjnych do otworowania skał w przemyśle wydobywczym.

EN

This paper presents the course and results of concrete penetration tests conducted with shaped charges used in the arms industry. These tests are the first stage of research focused on the possible use of shaped charges for rock punching. The study was conducted at the training ground of the Military Institute of Armament Technology with the use of tank ammunition. The tests and results presented in the paper allow to conclude that there is a possibility to use shaped charges for rock punching in the mining industry.

7

Wpływ wybranych typów uszkodzeń/deformacji ładunków kumulacyjnych na ich efektywność

Panowicz R., Kołodziejczyk D., Szymańczyk L.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. gen. T. Kościuszki

|

2014

|

Nr 2

124--140

PL

W poniższej pracy przedstawione zostały wyniki badań eksperymentalnych procesu tworzenia się strumienia kumulacyjnego z uszkodzonej wkładki kumulacyjnej. Badania te w dużej mierze są wynikiem prac prowadzonych w ramach projektu obrony biernej pojazdów. Celem badań było określenie wpływu imperfekcji wkładki kumulacyjnej na strumień kumulacyjny. W wyniku przeprowadzonych badań udało się pokazać niekorzystny wpływ deformacji wkładki na proces kumulacji. Sposób uszkodzenia wkładek nie był przypadkowy, odzwierciedlał on między innymi deformacje możliwe do osiągnięcia podczas zderzenia głowicy pocisku typu PG–7 z pancerzem ochronnym. Badania te są potwierdzeniem skuteczności działania tego typu pancerzy. Przedstawione tu wyniki badań obejmują kilka rodzajów imperfekcji wkładek kumulacyjnych od deformacji poprzez ścięcie aż do pokruszenia materiału wybuchowego. Do oceny deformacji wkładki wykorzystano skaner 3D, natomiast proces formowania się strumienia kumulacyjnego zarejestrowano przy użyciu aparatury do rejestracji rentgenowskiej.

EN

The paper presents the results of experimental studies of the process of creating a shape charge jet from the damaged/deformed shape charge. The aim of the study was to determine the effect of the different types of shape charge imperfections on the jet forming process. As a result of the conducted studies, it was possible to show an adverse effect of the different deformations on the formation of the shape charge jet and its interaction with the armour. The presented results include several types of imperfections: from the shape charge deformation through chamfer of its part to the impact of heterogeneity of explosive materials. A 3D scanner was used for the evaluation of liner deformation, while the formation of the shape charge jet was recorded using X–ray photography. The effect of deformation on the formation of the shape charge jet and its effectiveness were compared with the normal, typical shape charge – undeformed. The tested types of shape charge deformation caused eightfold reduction in the effectiveness of the jet. The method of shape charge damage/deformation was not random but corresponded, inter alia, to deformations possible to obtain during interaction between a PG–7 missile and a bar armuor.

8

Theoretical Modelling of Shaped Charges in the Last Two Decades (1990-2010): A Review

Shekhar H.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2012

|

Vol. 9, nr 2

155-185

EN

Shaped charges are used for the penetration of targets in all three dimensions of warfare - land, air and naval. With fillings of high explosives compositions inside, they generate a thin high velocity metal jet, which can perforate the targets. Shaped charges can penetrate tanks with thick armour protection, they can destroy bunkers, they can destroy aircraft and are also useful for attacking ships or submarines. Although shaped charges have a very long history since the Second World War, theoretical modelling efforts started with the steady state theory of Birkhoff in 1948. This theory was modified by the non-steady state theory known as the PER theory of shaped charges. Later, several contributions from experimental evidence were incorporated in the theoretical formulations, and the mathematical models were refined by including the virtual origin, and physical qualities of the jet breakup time, defragmentation into particulates time, the diameter of the metal jet, wave amplitude etc. To review the development of theoretical modelling of shaped charges, three stages are defined. The first is the development until 1990, when the theory of shaped charges was fully developed and penetration predictions with fairly good accuracy were possible. The second stage reviews work carried out in the last decade of the 20th century. During this period good experiments were planned, parametric study was carried out and the results incorporated in the mathematical model of shaped charges. The third stage is all work done in the 21st century (2000-2010), when the tools for advanced diagnostics, new fabrication and inspection, as well as new liner materials were incorporated. The anomalies obtained were resolved by further refinements in the developed theoretical models. The unexplored areas of the theoretical modelling of shaped charges are also enumerated in this paper.

9

Ładunki kumulacyjne i modelowanie numeryczne ich wybuchu

Wojewódka A., Bełzowski J., Witkowski T.

Chemik

|

2010

|

Vol. 64, nr 1

25-32

PL

Ładunki kumulacyjne stosowane są szeroko zarówno w wojsku, przemyśle, jak i górnictwie. Pozwalają na niszczenie elementów uzbrojenia przeciwnika, a także umożliwiają perforację otworów wiertniczych w branży gazu i ropy naftowej. Numeryczne modelowanie procesu detonacji ładunków kumulacyjnych, pozwala na dokładne, tanie i skuteczne ich projektowanie, bez konieczności stosowania drogich surowców, niebezpiecznych materiałów i prowadzenia prac poligonowych.

EN

The shaped charges are applied wide both in army, industry, how and the mining. They allow to become spoiled the elements of the enemy armament, and also make possible the perforation of drilling openings in the trade of gas and petroleum. Numerical modeling the process of the detonation of shaped charges, projecting allows to exact, cheap and effective their, without the necessity of applying dear materials, dangerous materials and testing ground.

10

Potencjalne zastosowania ładunków kumulacyjnych w pracach inżynieryjnych. Komunikat

Wilk Z., Zakrzewski A., Staś J.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2007

|

nr 9/1

111-112

PL

W artykule przedstawiono aktualne i rozwijane kierunki stosowania ładunków kumulacyjnych dostępnych na polskim rynku. Zaproponowano również nowe możliwości wykorzystania tych ładunków w pracach inżynieryjnych związanych z wydobywaniem kopalin, wyburzeniami, demontażem oraz działaniami ratowniczymi.

EN

This article shows actual and being developed ways of accessible on polish market shaped charges usage. There is also a proposition of new potentional usage of such shaped charges in engineering works during minerals exploration, demolition works and rescue works.

11

The research of shaped charges with powder liners for geological borehole perforation

Zygmunt B., Wilk Z.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 1

121-133

EN

The characteristics of shaped charges with metal powder liners for perforating of borehole pipes are described. Liners were manufactured using metalic powder technology. Two type of powder liners were made: a homogeneous one made of copper powder and a heavy one made of copper and tungsten powder composition. X-ray pulse technique was applied to research the process of jet stream formation. Radiograms revealed the discontinuous structure of jets formed from powder liners. The corresponding computer simulations of jets formation are presented.

PL

Górnictwo nafty i gazu jest jedną z dziedzin gospodarki, w której ukierunkowana energia detonacji materiału wybuchowego (MW) jest wykorzystywana powszechnie w celu wykonania użytecznej pracy. Wkrótce po II wojnie światowej, doświadczenia uzyskane w konstrukcji przeciwpancernych ładunków kumulacyjnych (LK) zostały wykorzystane w USA do perforacji odwiertów naftowych. Opracowano i wypróbowano różnego rodzaju systemy perforacji oraz inne środki strzałowe z ładunkami kumulacyjnymi służącymi m. in., do obcinania rur okładzinowych, wykonywania szczelin wzdłużnych lub do usuwania twardych przeszkód w czasie wiercenia otworów. Perforacja kumulacyjna polega na utworzeniu kanałów perforacyjnych za pomocą strumieni kumulacyjnych wytworzonych przez odpowiednio rozmieszczone wewnątrz rur okładzinowych odwiertu małogabarytowe ładunki kumulacyjne (rys. I). Technika perforacji kumulacyjnej jest obecnie powszechnie stosowaną metodą uzyskiwania połączenia pomiędzy złożem i otworem geologicznym. Zjawisko kumulacji wybuchowej polega na ukierunkowaniu energii produktów detonacji generowanych przez ładunek materiału wybuchowego posiadający symetryczne wydrążenie zamknięte warstwą metalu, zwykle miedzi lub żelaza (rys. 2). Koncentracja energii produktów detonacji ma miejsce w osi wydrążenia, gdzie w trakcie detonacji ładunku kumulacyjnego następuje dynamiczne zgniecenie metalowej wkładki. W wyniku zderzenia elementów wkładki następuje uformowanie strumienia kumulacyjnego o prędkości 6-8 km/s, który w zderzeniu z przeszkodą wywołuje silny efekt erozji ośrodka i wydrążenie głębokiego otworu. Strumień kumulacyjny stanowi mniejszą część masy wkładki, pozostała część wkładki tworzy zbitkę, która poruszając się z mniejszą prędkością w ślad za strumieniem kumulacyjnym nie wpływa na głębokość przebicia. Z praktycznego punktu widzenia zbitka stanowi bezużyteczny balast i często wpływa szkodliwie na efekt kumulacyjny, np. czopując otwór wydrążony przez strumień kumulacyjny. Wymagania, które powinny spełniać ŁK do perforacji orurowań odwiertu geologicznego są radykalnie odmienne od wymagań stawianych ŁK stosowanym w technice wojskowej, ze względu na radykalnie odmienne warunki zewnętrzne ich stosowania Odwiert zwykle wypełniony jest cieczą (płuczką) o gęstości powyżej I g/cm3. Na głębokości kilku tysięcy metrów ciśnienie wynosi kilkadziesiąt MPa, temperatura znacznie przekraczać może 100°C. Średnica wewnętrzna rur okładzinowych odwiertu geologicznego lub rurek wydobywczych z reguły ogranicza wymiary gabarytowe ładunku (średnica i wysokość) do kilkudziesięciu milimetrów. Mając na uwadze ochronę konstrukcji otworu wiertniczego, dodatkowym ograniczeniem zwiększenia zdolności przebicia przeszkody przez strumień kumulacyjny jest konieczność zminimalizowania masy MW w ładunku. Szczególnie istotnym i specyficznym dla perforacji odwiertów wymaganiem jest warunek, aby tworząca się zbitka kumulacyjna nie czopowała utworzonego przez strumień kumulacyjny kanału perforacyjnego, co było powszechną wadą dotychczas stosowanych ŁK. W niniejszej pracy przedstawiono propozycje konstrukcji oraz właściwości ŁK do efektywnej perforacji z nowym rodzajem wkładek kumulacyjnych wykonanych technologią metalurgii proszków. Dla wybranej do badań konstrukcji ładunku wykonano proszkowe wkładki kumulacyjne jednakowego kształtu (rys. 3) o średnicy podstawy 33,3 mm i kącie wierzchołkowym 45°, różniące się rodzajem materiału, masą, gęstością oraz grubością ścianek. Wkładki kumulacyjne zastosowane w konstrukcji ŁK badanych w niniejszej pracy wykonano metodą prasowania matrycowego z proszków miedzi elektrolitycznej (ECu) oraz z mieszaniny proszku miedzi i proszku metalu o wysokiej gęstości np. wolframu (Ecu/W). W zależności od założonych wymagań, otrzymane wkładki kumulacyjne podlegały dalszym operacjom np. spiekaniu oraz obróbce technicznej i mechanicznej. Jako wzorzec odniesienia do badania właściwości ŁK z nowymi wkładkami służyła tradycyjna wkładka wytłoczona z litej miedzi, powodująca omówiony we wstępie niekorzystny efekt czopowania otworów. Drugi rodzaj badanych wkładek wykonano z proszku miedzi, a trzeci z równowagowej mieszaniny proszku miedzi i wolframu. Duży udział proszku wolframu spowodował W4fost gęstości wkładki o prawie połowę, w porównaniu z gęstością wkładki wykonanej z proszku miedzi. Zaproponowano również wkładkę o budowie warstwowej charakteryzującej się znaczną różnicą gęstości obu warstw - wewnętrznej (z proszku ECu/W) i zewnętrznej (z proszku ECu). Dla każdego z rodzajów badanych wkładek proszkowych przeprowadzono badania optymalizacyjne dotyczące ich masy, którą zmieniano regulując grubość ścianki wkładki. Jako kryterium optymalizacji przyjęto maksymalizację podstawowego parametru ŁK jakim była wartość przebicia stalowej przegrody. W tablicy I zamieszczono podstawowe dane charakteryzujące zastosowane w badanych ŁK proszkowe wkładki kumulacyjne w porównaniu z właściwościami wkładki wykonanej z litej miedzi. Wkładki spiekane z proszków charakteryzowały się większą masą oraz grubszą ścianką w porównaniu z wkładką wykonaną z litej miedzi. Do badania właściwości strumieni kumulacyjnych wytwarzanych w procesie detonacji ładunków z różnymi wkładkami zastosowano sprawdzony w praktyce układ kumulacyjny (rys. 4). Materiałem wybuchowym (MW) zastosowanym do elaboracji ŁK był opracowany przez autorów niniejszej pracy heksoflen (heksogen drobnokrystaliczny flegmatyzowany tworzywem fluoropolimerowym). Ładunki prasowano w temperaturze otoczenia pod ciśnieniem 250 MPa. Gęstość zaprasowanego MW w ładunku wynosiła 1,74 g/cm3. Strumienie kumulacyjne wytwarzane przez ŁK z różnymi rodzajami wkładek badano za pomocą diagnostyki rentgenografii impulsowej. Dzięki krótkiemu czasowi ekspozycji, rzędu 10-8 sekundy, technika ta umożliwia fotografowanie procesu formowania i lotu strumienia kumulacyjnego poruszającego się z prędkością rzędu 105 m/s. Najwyższą prędkość czoła strumienia kumulacyjnego (7500 m/s) zaobserwowano dla ładunku z wkładką wykonaną z litej miedzi (rys. 5). Wkładki z proszku miedzi generują strumienie kumulacyjne poruszające się z prędkością o 300 m/s mniejszą (rys. 6). Strumień kumulacyjny z wkładki proszkowej o zwiększonej gęstości (Cu/W), porusza się z prędkością poniżej 7000 m/s (rys. 7), jednak z uwagi na wysoką gęstość strumienia, zdolność przebijania metalowej przeszkody jest najwyższa. Zdjęcia rentgenowskie strumieni kumulacyjnych wytworzonych z wkładek proszkowych ujawniają typową jak dla strumieni pochodzących z wkładek litych zdolność do zwiększania swojej długości przy zachowaniu ciągłości strumienia (rys. 6 i 7). Wkładka wykonana z mieszaniny proszku miedzi i wolframu, metali różniących się znacznie gęstością, wytwarza regularny strumień kumulacyjny o wysokiej zdolności przebijania przegrody, większej niż dla wkładki miedzianej, pomimo niższej prędkości czoła strumienia. Wytworzony z wkładki proszkowej strumień kumulacyjny zachowuje dyskretną strukturę wyjściowego materiału, co jest szczególnie wyraźne w powiększeniu (zdjęcie dolne na rys. 7). Strukturę taką posiada również zbitka, co powoduje jej niską wytrzymałość mechaniczną, korzystną do zastosowania w perforacji odwiertów geologicznych. Wykonano również komputerową symulację procesu formowania strumienia kumulacyjnego dla obu rodzajów zastosowanych wkładek kumulacyjnych - z litej miedzi oraz z proszku miedzi przy uwzględnieniu porowatości wkładki wykonanej z proszku (rys. 8). Symulacje komputerowe zjawiska kumulacji wykazały dobrą zgodność wyników z danymi eksperymentalnymi. Wyprodukowane według nowej technologii wkładki proszkowe charakteryzują się korzystnymi właściwościami użytkowymi w porównaniu z wkładkami z litej miedzi wytworzonymi technologią obróbki plastycznej.

12

Optymalizacja konstrukcji ładunków kumulacyjnych do perforacji odwiertów z wykorzystaniem metod symulacji komputerowych

Wilk Z., Zakrzewski A., Griesgraber K., Frodyma A., Jach K., Świerczyński R.

Nafta-Gaz

|

2006

|

R. 62, nr 12

673-679

PL

Udostępnianie orurowanych otworów wiertniczych do eksploatacji węglowodorów odbywa się standardowo metodą perforacji strzałowej. Dotychczas stosowany proces projektowania ładunków kumulacyjnych przebiega zwykle w sposób empiryczny. W drodze kolejnych eksperymentów, optymalizuje się konstrukcję ładunku kierunkowego. Jest to proces kosztowny i czasochłonny. W przedstawionym artykule zaprezentowano możliwości stosowania, w projektowaniu ładunków kumulacyjnych dla górnictwa otworowego, numerycznych metod symulacji. Analiza komputerowa i symulacja numeryczna detonacji ładunku i penetracji tworzonej strugi kumulacyjnej w tarczy, jaką jest orurowana ściana otworu wiertniczego, stanowi pierwszy etap projektowania. Wybrane rozwiązania podlegają weryfikacji eksperymentalnej w badaniach poligonowych.

EN

The paper shows the results of computer simulation of perforation in steel and concrete using cumulative charges. Analyses of perforation shaped charges (especially in a complex system of wellbore pipes and layers of sand) are possible only when the methods of computer physics are applied. The results of computer simulation based on a new version of free particle method are given and their comparison with experimental results is presented. New version of a free particle method makes possible computer simulation of the problem with very complex initial-boundary conditions.

13

Badania ładunku EFP z wybranymi układami inicjowania detonacji

Śliwiński J.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2003

|

R. 32, z. 86

117--126

PL

W referacie przedstawiono przykłady zastosowania w wojsku różnego typu ładunków kumulacyjnych, w tym również ładunków w których wykorzystuje się specjalne układy do wybuchowego formowania pocisków (EFP). Omówiono sposób postępowania przy opracowaniu ładunku EFP polegający na dobraniu metodą symulacji cyfrowej głównych parametrów konstrukcyjnych ładunku, opracowaniu konstrukcji i wykonaniu ładunku, a następnie jego badań w waunkach poligonowych. Przedstawiono wyniki badań porównawczych ładunku EFP w którym stosowano układy inicjowania detonacji zawierające zapalnik elektryczny typu ERG oraz zapalnik z zapałem elektrycznym ZE posiadający dwustopniowy układ zabezpieczeń. Omówiono również wymagania stawiane ładunkom EFP stosowanych w minach przeciwburtowych.

EN

Some examples of hollow charges including EFP being on service are presented. The process of EFP development by using the numerical code simulations of main charge characteristics through the development and performance of a design to the range testing is described.

14

Zastosowanie wysokoenergetycznych kompozycji materiałów wybuchowych z policzterofluoroetylenem (PTFE) w dziedzinie kumulacji wybuchowej

Kupidura Z., Wilk Z., Zygmunt B.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

1998

|

R. 27, nr 65

61--69

PL

Niniejszy artykuł prezentuje fragment jednego z kierunków, prowadzonych w IPO Waszawa oraz w Oddziale IPO w Krupskim Młynie, badań nad opracowaniem nowych wysokoenergetycznych kompozycji MW z polimerami i zastosowaniem ich do produkcji środków strzałowych, w tym równkież ładunków kumulacyjnych dla górnictwa naftowego i celów specjalnych. Przedstawiono krótką charakterystykę niektórych nowych kompozycji wysokoenergetycznych MW (na bazie heksogenu i oktogenu) z tarflenem (odpowiednik polski teflonu - PTFE). Charakterystykę tę przedstawiono na tle materiałów wybuchowych tradycyjnych, zawierających woski, które należą do tej samej grupy MW przeznaczonych do prasowania. Porównane zostały głównie: własności technologiczne, parametry detonacyjne i parametry użytkowe tych MW. Przedstawiono kilka przykładów zastosowania nowych kompozycji MW w niektórych wyrobach. Przedstawiono również efekt współpacy IPO z WITU w zakresie elaboracji małokalibrowych ładunków kumulacyjnych, w których zaproponowano zastosowanie nowych kompozycji MW z tarflenem na bazie heksogenu (HEKSOFLEN) lub oktogenu (OKTOFLEN).