Shock initiation of detonation in a mixture of gelled nitromethane with microballoons

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Using a multichannel laser interferometer, a series of experiments with recording of particle velocity profiles have been carried out to determine the dynamics of shock initiation of detonation in the mixtures of nitromethane with microballoons, which are heterogeneous explosives with a controlled charge structure. It is shown that the addition of 5–8 wt.% microballoons to nitromethane reduces the shock wave amplitude required to initiate detonation by almost an order of magnitude. At 8 wt.% of microballoons, depending on the initiation conditions, the realization of both steady Chapman-Jouguet detonation and weak detonation is observed.

About the authors

M. Y. Shakula

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia; Dolgoprudnyy, Moscow region, Russia

A. V. Utkin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia

V. M. Mochalova

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia

V. V. Lavrov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia

A. V. Savchenko

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia

V. V. Vilkov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry; Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: utkin@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow region, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Lee J.J., Frost D.L., Lee J.H.S., Dremin A. // Shock Waves. 1995. V. 5. № 1–2. P. 115.
  2. Presles H.N., Vidal P., Gois J.C., Khasainov B.A., Ermolaev B. S. // Shock Waves. 1995. V. 4. № 6. P. 325.
  3. Satonkina N.P., Ershov A.P., Kashkarov A.O., Rubtsov I.A. // RSC adv. 2020. V. 10. № 30. P. 17620.
  4. Yunoshev A.S., Plastinin A.V., Rafeichik S.I. // Combust. Explos. Shock Waves. 2017. V. 53. P. 738.
  5. Yang M., Ma H., Shen Z. // J. Energ. Mater. 2019. V. 37. № 4. P. 459.
  6. Busby T., Smith J., Sheehan P., Oxley J. // Propellants, Explos., Pyrotech. 2023. V. 48. №8. P. e202200324.
  7. Lavrov V.V., Zubareva A.N., Komissarov P.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. № 4. P. 603.
  8. Dattelbaum D.M., Sheffield S.A., Stahl D.B. et al. // Proc. 14th Intern. Detonation Sympos. Arlington, VA, USA: Office of Naval Research, 2010. P. 611.
  9. Engelke R. // Phys. Fluids. 1979. V. 22. № 9. P. 1623.
  10. Khasainov B.A., Ermolaev B.S., Presles H.N. // Tenth Intern. Sympos. on Detonation. Arlington, VA, USA: Office of Naval Research, 1993. P. 33395.
  11. Sabourin J.L., Yetter R.A., Asay B.W. et al. // Propellants, Explos., Pyrotech. 2009. V. 34. № 5. P. 385.
  12. Gois J.C., Campos J., Mendes R. // Proc. Conf. Amer. Phys. Soc. on Shock Compression of Condensed Matter. V. 2. Seattle, Washington: AIP Press, 1996. P. 827.
  13. Mochalova V., Utkin A., Shakula M., Lavrov V. // Phys. Fluids. 2023. V. 35. № 1. P. 017117.
  14. Higgins A., Loiseau J., Mi X.C. // AIP Conf. Proc. 2018. V. 1979. № 1. P. 100019.
  15. Kondrikov B.N., Kozak G.D., Oblomskii V.B., Sav­kin A.V. // Combust., Explos., Shock Waves. 1987. V. 23. № 2.
  16. Mochalova V., Utkin A., Shakula M. et al. // Phys. Fluids. 2024. V. 36. № 2. P. 026112.
  17. Mochalova V., Utkin A., Shakula M. et al. // Phys. Fluids. 2021. V. 33. № 4. P. 046108.
  18. Dremin A.N., Savrov S.D., Trofimov V.S., Shvedov K.K. Detonation Waves in Condensed Media. Moscow: Nauka, 1970.
  19. Chaiken R.F. // J. Chem. Phys. 1960. V. 33. № 3. P. 760.
  20. Sheffield S.F., Weese R.K., Wardell J.F. et al. // Proc. 13th Intern. Deton. Sympos. Arlington, VA, USA: Office of Naval Research, 2006. P. 401.
  21. Bouyer V., Darbord I., Hervé P. et al. // Combust. Flame. 2006. V. 144. № 1–2. P. 139.
  22. Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Shock-Wave Phenomena in Condensed Media. Moscow: “Yanus-K”,1996.
  23. Mader C.L. Numerical modeling of detonations. Los Alamos Series in Basic and Applied Sciences, 1979.
  24. Utkin A., Mochalova V., Zubareva A. et al. // Propellants, Explos., Pyrotech. 2022. V. 47. № 9. e202200051.
  25. Utkin A.V., Mochalova V.M., Rogacheva A.I., Yaku­shev V.V. // Combust., Explos., Shock Waves. 2017. V. 53. № 2. P. 199.
  26. Wang Z., Xue K., Mi X. // Phys. Fluids. 2024. V. 36. № 2. P. 023336.
  27. Ermolaev B.S., Sulimov A.A. Convective Combustion and Low-Speed Detonation of Porous Energy Materials. Torus Press Moscow. 2017.
  28. Ermolaev B.S. Belyaev A.A., Roman’kov A.V. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. P. 646.

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».