Detonation characteristics of finely dispersed ammonium perchlorate

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using a quasi-one-dimensional model of steady detonation with a divergent flow in the reaction zone, an analysis of an array of experimental data on the detonation rate of finely dispersed ammonium perchlorate was carried out, which was obtained at one time by Donna Price with her colleagues from the NOL Laboratory of the USA. In these experiments, the diameter and initial charge density varied over a wide range. As a result of the analysis, the values of two coefficients included in the equation of the rate of exothermic conversion of AP (the pressure exponent n and the rate constant G) were determined, at which the calculations are consistent with the experiment on the dependence of the detonation velocity on the charge diameter for five different values of initial density. In all calculations, the exponent of n turned out to be 1.0, and the constant G decreased by more than 4 times, as the initial density increased from 1.0 to 1.45 g/cm3. The flow characteristics in the detonation wave reaction zone were calculated. The detonation wave front has a shape close to spherically symmetrical, only on and near the charge axis. The radius of curvature of the front, which is close in magnitude to the diameter of the charge on the charge axis, decreases 4–5 times as it approaches the side interface of the charge. Along with the radius of curvature near the side interface, the pressure at the wave front decreases significantly. The width of the reaction zone, from the wave front to the Chapman-Jouget point, is about 3 mm and increases with increasing density. An analysis of the calculated characteristics of the reaction zone for near-critical conditions close to detonation failure showed that a significant decrease in the particle velocity gradient at the wave front due to energy losses in the lateral rarefaction wave is observed at the side interface of the charge and is absent on the charge axis. Thus, it is the side interface of the charge that should be considered as the place whereconditions for detonation failure are formed, as a result of a decrease in the rate of exothermic conversion and an increase in energy losses in the lateral rarefaction wave.

About the authors

B. S. Ermolaev

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics

Email: boris.ermolaev44@mail.ru
Moscow, Russia

V. D. Gavrushova

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics

Moscow, Russia

S. S. Basakina

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics

Moscow, Russia

V. P. Komissarov

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics

Moscow, Russia

References

  1. Andersen W.H., Pesante R.E. // Proc. 8th Symposium (Int.) on Combust.Baltimore. Md.: Williams and Wilkins Co., 1965.P. 705.
  2. Price D., Clairmont Jr. A.R., Jaffe I. // Combustion and Flame. 1967. V. 11. Issue 5. P. 415.
  3. Price D., Clairmont Jr.A.R., ErkmanJ.O. //Combustion and Flame. 1973. V. 20. Issue 3. P. 389.
  4. Ermolaev B.S., Khasainov B.A., Presles N., Vidal P. // Proc. Second European Combustion Meeting, ECM. Louvain-la-Neuve, Belgium, CD ROM: ECM-2005.
  5. Ermolaev B.S., Khasainov B.A., Presles H.N. // Proc. 34th Intern. Pyrotech. Seminar “EUROPYRO 2007”. V. 1. Broune, France: AFPYRO, 2007. P. 323.
  6. Ermolaev B.S., Komissarov P.V., Sokolov G.N., Borisov A.A. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2012. V. 6. № 5. P. 613.
  7. Ermolaev B., Sulimov A. // Convective burning and low-velocity detonation in porous media. DEStech Publications, 2019.
  8. Ermolaev B.S., Shevchenko А.А, Dolgoborodov А.Yu., Maklashova I.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. № 1. P. 145.
  9. Ermolaev B.S., Komissarov P.V., Basakina S.S., Lavrov V.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. № 5. P. 1143.
  10. Ermolaev B.S., Komissarov P.V., Basakina S.S., Lavrov V.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 18. № 2. P. 494. https://doi.org/10.1134/S1990793124020076
  11. Viktorov S.B., Gubin S.A., Maklashova I.V. et al. // Khim. Fiz. 2005. V. 24. № 12. P. 22.
  12. Smirnov Е.B., Averin А.N., Loboiko B.G. // Combust.Explos. Shock Waves. 2012.V. 48. № 3. P. 309.
  13. Swift D.C., Lambourn B.D. // Proc. 10th Int. Deton.Sympos. Boston, Ma. ONR 33395-12, 1993. P. 386.
  14. Bdzil J., Stewart D.S. // Phys. Fluids. А. 1989. V. 1. P. 1261.
  15. Dobratz D.M., Crawford P.C. LLNL Explosive Handbook. Properties of Chemical Explosives and Explosive Simulants. Livermore: LLNL Laboratory, 1985. Rep. UCRL-52997.
  16. Zeldovich Y.B., Kompaneets А.S. Theory of detonation (Translation). Moscow: Academ. Press, 1960.
  17. Stewart D.S., Bdzil J.B. // Combustion and Flame. 1988. V. 72. P. 311.
  18. Kobylkin I.F., Solov’ev V.S., Boiko М.М. // Combust.Explos. Shock Waves. 1983. V. 19. № 4. P. 484.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».