Ảnh hưởng của áp suất nén ép, chiều dài và đường kính đến mật độ của khối thuốc truyền nổ A-IX-1

Bài viết trình bày một số kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của áp suất nén ép, chiều dài và đường kính đến mật độ của khối thuốc truyền nổ A-IX-1. Từ đó, đưa ra một số thông số tới hạn cơ bản trong quá trình nén ép khối thuốc truyền nổ này.

Nghiên cứu khoa học công nghệ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT NÉN ÉP, CHIỀU DÀI VÀ ĐƯỜNG KÍNH ĐẾN MẬT ĐỘ CỦA KHỐI THUỐC TRUYỀN NỔ A-IX-1 Lê Duy Bình*, Đỗ Đức Trí, Phạm Văn Khương, Hà Đức Giang Tóm tắt: Mật độ khối thuốc nổ đặc trưng quan trọng khối thuốc nổ nói chung khối thuốc truyền nổ nói riêng Mỗi khối thuốc nổ phải đạt yêu cầu mật độ để đảm bảo nổ diễn nổ hoàn toàn, đạt hiệu suất nổ cao Mật độ khối thuốc phụ thuộc vào đặc tính loại thuốc nổ phụ thuộc vào yếu tố khác Bài báo trình bày số kết nghiên cứu ảnh hưởng áp suất nén ép, chiều dài đường kính đến mật độ khối thuốc truyền nổ A-IX-1 Từ đó, đưa số thơng số tới hạn trình nén ép khối thuốc truyền nổ Từ khóa: Khối thuốc truyền nổ; Mật độ; Áp suất nén ép; Chiều dài khối thuốc; Đường kính khối thuốc MỞ ĐẦU Mật độ đặc trưng quan trọng khối thuốc nổ Mỗi loại thuốc nổ phải đạt mật độ xác định để đảm bảo nổ hoàn toàn Đối với thuốc nổ A-IX1, yêu cầu mật độ khối thuốc không nhỏ 1,62 g/cm3 [1- 3] Hầu hết, nghiên cứu rằng, phân bố mật độ tồn khối thuốc khơng giống [4] Khối thuốc tạo phương pháp nén ép thủy lực, với chày nén ép trơn cho mật độ giảm dần từ xuống Nghĩa là, xa phần chày nén ép, mật độ giảm ngược lại Sự phân bố mật độ khối thuốc ngồi phụ thuộc vào đặc tính loại thuốc nổ cịn phụ thuộc vào hình dạng, kích thước khối thuốc khác Việc nghiên cứu ảnh hưởng áp suất nén ép, chiều dài đường kính đến mật độ khối thuốc cần thiết Qua đó, xác lập số thơng số tới hạn cho loại thuốc nổ tương ứng với hình dạng, kích thước xác định để đảm bảo mật độ đạt yêu cầu, chất lượng toàn khối thuốc theo quy định đồng thời đảm bảo trình nén ép diễn an tồn Bài báo trình bày số kết nghiên cứu ảnh hưởng áp suất nén ép, chiều dài đường kính đến mật độ khối thuốc truyền nổ A-IX-1 Qua đó, đưa số thơng số tới hạn trình nén ép khối thuốc truyền nổ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các khối thuốc truyền nổ A-IX-1 với áp suất ép, chiều dài đường kính khác - Phạm vi nghiên cứu: Sự phân bố mật độ khối thuốc A-IX-1 theo áp suất nén ép, chiều dài đường kính 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp tạo khối thuốc truyền nổ Khối thuốc truyền nổ tạo theo phương pháp nén ép máy ép thủy lực theo sơ đồ nguyên lý hình Khối thuốc truyền nổ nén ép áp suất khác nhau: 25 MPa, 30 MPa, 35 MPa, 40 Mpa 45 MPa Mỗi khối thuốc sản phẩm cắt thành đoạn khác nhau, dọc theo chiều cao khối thuốc Đánh số theo vị trí (mặt đầu, nơi tiếp giáp với chày ép), sau đến vị trí 2, 3, cuối vị trí (mặt đáy, nơi tiếp giáp với đế khn ép) Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 331 Hóa học – Sinh học – Mơi trường Hình Sơ đồ mơ tả q trình nén ép khối thuốc truyền nổ: - Khung gá cối; - Chày; - Cối; - Cữ định chiều cao thuốc; - Khối thuốc truyền nổ, - Đế khuôn, - Đế tháo khuôn 2.2.2 Phương pháp xác định mật độ khối thuốc - Xác định mật độ khối thuốc theo phương pháp cân thủy tĩnh: Mật độ khối thuốc tỷ số khối lượng mẫu/khối lượng mẫu cân môi trường nước (ở 20oC) Gọi khối lượng mẫu M (g) khối lượng mẫu môi trường nước m (g) mật độ khối thuốc tính theo cơng thức: M D  H O M m Trong đó: D - Mật độ khối thuốc; M - Khối lượng khối thuốc (g); m - Khối lượng khối thuốc nước (g); ρH2O (g/cm3) - Khối lượng riêng nước 20oC - Cách tiến hành sau: Bật nút khởi động cân, ấn nút zero chuyển “0” Dùng giẻ khô, để lau khối thuốc Sau đó, đặt khối thuốc lên đĩa cân Khi số hiển thị khối lượng hình điện tử ổn định, ấn nút enter để nhập số liệu Dùng panh kẹp, gắp khối thuốc khỏi đĩa cân Mở nắp cân, từ từ đặt khối thuốc vào đĩa cân nước Sau đó, nhẹ nhàng đóng nắp cân Khi số hiển thị khối lượng hình điện tử ổn định, ấn nút enter để nhập số liệu Số liệu hiển thị hình điện tử sau ấn nút enter lần thứ hai kết đo tỷ trọng khối thuốc tương ứng 2.3 Vật tư, hóa chất - Thuốc nổ A-IX-1 đạt yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN/QS 1921:2017 - Vật tư phụ phụ kèm theo: dung môi axeton, CN, kẽm stearat 2.4 Thiết bị dụng cụ - Trang thiết bị, dụng cụ tạo khối thuốc: thiết bị nén ép thủy lực (máy ép thủy lực 50 tấn); cân điện tử với cấp độ xác 10-2 (gam); đồ gá khuôn ép loại - Hệ dụng cụ đo mật độ khối thuốc: Cân tỷ trọng, số hiệu 1253, ký hiệu DH 300 Đài Loan, sản xuất năm 2018, dải khối lượng từ 0,01 ÷ 300 g, dải tỷ trọng từ ÷ 10 g/cm3 Cân tỷ trọng hạn kiểm định KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất nén ép, chiều dài đường kính khối thuốc đến mật độ khối thuốc Để nghiên cứu ảnh hưởng áp suất nén ép (P, MPa) đến mật độ, nhóm tác giả tiến 332 L D Bình, …, H Đ Giang, “Ảnh hưởng áp suất nén ép … thuốc truyền nổ A-IX-1.” Nghiên cứu khoa học công nghệ hành cố định chiều dài (L, mm), đường kính (D, mm) khối thuốc Khi đó, cho kết xác định mật độ theo áp suất trình bày bảng Bảng Mật độ khối thuốc áp suất nén khác (L = 75 mm, D = 43 mm) P, MPa 30 35 40 45 50 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,611 1,619 1,628 1,633 1,633 Mẫu 1,608 1,621 1,627 1,631 1,634 L = 75 mm, Mẫu 1,610 1,620 1,629 1,632 1,633 D = 43 mm Trung bình 1,610 1,620 1,628 1,632 1,633 Bảng cho thấy, tăng áp suất nén ép, mật độ khối thuốc nổ tăng Tuy nhiên, tăng mật độ giảm dần theo tăng áp suất nén ép Thực tế, việc tăng áp suất đến 50 MPa, dẫn đến tượng khối thuốc bị rạn nứt Điều cho thấy, áp suất nén ép đến ngưỡng tới hạn Tuy nhiên, việc đạt đến giá trị áp suất nén ép tới hạn, dẫn đến đạt mật độ tới hạn phụ thuộc chiều dài đường kính khối thuốc Kết nghiên cứu thay đổi mật độ tới hạn theo chiều dài đường kính cho bảng bảng Bảng Mật độ khối thuốc áp suất nén khác thay đổi chiều dài P, MPa 30 35 40 45 50 Ghi ρ, g/cm3 L = 55 mm 1,628 1,636 1,640 1,644 1,646 D = 43,0 mm L = 65 mm 1,618 1,626 1,632 1,635 1,638 L = 75 mm 1,610 1,620 1,628 1,632 1,633 Bảng Mật độ khối thuốc áp suất nén khác thay đổi đường kính P, MPa 30 35 40 45 50 Ghi ρ, g/cm3 D = 42,5 mm 1,624 1,634 1,637 1,640 1,642 L = 65,0 mm D = 43,0 mm 1,618 1,626 1,632 1,635 1,638 D = 46,0 mm 1,609 1,618 1,626 1,630 1,634 Bảng bảng cho thấy, tăng chiều dài đường kính khối thuốc, mật độ giảm dần Khi khối thuốc dài, đường kính nhỏ mật độ nhanh đạt đến giá trị tới hạn so với khối thuốc có chiều dài ngắn đường kính lớn Điều giải thích lớp thuốc nổ gần sát với vị trí tiếp xúc trực tiếp với chày nén có mật độ cao so với lớp thuốc nổ xa chày nén Khi chiều dài khối thuốc lớn, lực nén chày lên lớp thuốc phía xa chày nhỏ dần Nếu tiếp tục tăng lực nén ép, lớp thuốc gần vị trí đầu chày ép đạt đến mật độ tới hạn, lớp thuốc xa chày nén, chí chưa đạt mật độ cho phép (điều nghiên cứu mục 3.2) Đối với khối thuốc có đường kính lớn, theo nguyên lý cân lực, áp lực tác chày lên bề mặt tiếp xúc với thuốc nhỏ dẫn Khi đó, để đạt đến áp lực ép tới hạn cần phải tăng áp suất ép ban đầu lên Đối với khối thuốc có chiều dài 75 mm, đường kính 43 mm, áp suất nén ép tới hạn 50 MPa, đạt mật độ tới hạn 1,633 g/cm3 3.2 Nghiên cứu phân bố mật độ dọc theo chiều dài khối thuốc Để nghiên cứu phân bố mật độ theo chiều dài khối thuốc, nhóm tác giả tiến hành nén ép khối thuốc nổ có chiều dài L = 75 mm, đường kính D = 43 mm, áp suất nén ép P = 45 MPa Sau đó, cắt bổ thành đoạn (mỗi đoạn dài khoảng 15 mm) dọc theo chiều dài (đoạn gần chày nén ép đoạn xa chày nén ép nhất) Kết nghiên cứu trình bày bảng Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 333 Hóa học – Sinh học – Môi trường Bảng Sự phân bố mật độ khối thuốc dọc theo chiều dài Đoạn L1 L2 L3 L4 L5 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,641 1,638 1,636 1,625 1,621 L = 75 mm, Mẫu 1,641 1,637 1,635 1,624 1,620 D = 43 mm, Mẫu 1,642 1,638 1,636 1,625 1,621 P = 45 MPa Trung bình 1,641 1,638 1,636 1,625 1,621 Bảng cho thấy, khối thuốc, phân bố mật độ khơng giống Nó giảm dần theo chiều dài khối thuốc (từ đoạn đến đoạn 5) Thực tế, đo mật độ khối thuốc giá trị nhận trung bình tồn khối thuốc Do đó, khối thuốc có đường kính nhỏ chiều dài lớn vị trí gần chày ép, mật độ đạt đến giá trị tới hạn, đó, vị trí cuối (xa chày ép nhất) chưa đạt mật độ mong muốn Điều dẫn đến khả sinh công, đặc biệt đoạn xa chày hiệu Nếu tiếp tục tăng áp lực ép gây nguy hiểm mật độ khối thuốc phần tiếp xúc trực tiếp với chày ép vượt mật độ tới hạn Do đó, khối thuốc sở thuốc nổ A-IX-1 với đường kính khoảng 43 mm, chiều dài khối thuốc lớn nhất, không vượt 75 mm Khi đó, mật độ trung bình khối thuốc đạt khoảng 1,632 g/cm3 đến 1,633 g/cm3 Trong đó, mật độ cao vị trí gần chày ép đạt khoảng 1,648 g/cm3 mật độ thấp xa vị trí chày ép đạt khoảng 1,621 g/cm3 3.3 Ứng dụng kết nghiên cứu phân bố mật độ toàn khối thuốc để thiết lập số thông số công nghệ nén ép cho khối truyền nổ bom, rốc két hàng không Hiện nay, trang bị có số khối thuốc truyền nổ chẳng hạn như: khối truyền nổ bom OFAB-100-120 (đầu bom bom) có kích thước đường kính khoảng 42,5 mm chiều dài tương ứng 55 mm, 65 mm; khối thuốc truyền nổ rốc két hàng khơng S-24B có đường kính khoảng 46 mm chiều dài khoảng 58 mm, Trong đó, nguyên liệu thuốc nổ ban đầu thuốc nổ A-IX-1 yêu cầu mật độ phải đạt không nhỏ 1,62 g/cm3 Do đó, việc thiết lập thơng số cơng nghệ áp suất ép cho q trình nén ép khối thuốc nổ khác mà đảm bảo đạt mật độ phân bố toàn khối thuốc (để đạt hiệu nổ) an tồn q trình nén ép cần thiết Trên sở yêu cầu mật độ, đường kính chiều dài khối thuốc nêu, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu phân bố mật độ theo áp suất khối thuốc có đường kính chiều dài xác định Kết nghiên cứu trình bày bảng 5, bảng bảng Bảng Sự phân bố mật độ khối thuốc dọc theo chiều dài Đoạn L1 L2 L3 L4 L5 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,647 1,644 1,640 1,632 1,626 L = 55 mm, Mẫu 1,648 1,645 1,640 1,631 1,627 D = 42,5 mm, Mẫu 1,647 1,643 1,641 1,632 1,627 P = 35 MPa Trung bình 1,647 1,644 1,640 1,632 1,627 Bảng cho thấy, phân bố mật độ khối thuốc giảm dần theo chiều dài (từ đoạn đến đoạn 5) Trong đó, mật độ khối thuốc đoạn 1,647 g/cm3, mật độ khối thuốc đoạn 1,627 g/cm3 (≥ 1,62 g/cm3) Như vậy, khối thuốc nổ có L = 55 mm, D = 42,5 mm áp suất nén ép dao động phạm vi khoảng 35 MPa 334 L D Bình, …, H Đ Giang, “Ảnh hưởng áp suất nén ép … thuốc truyền nổ A-IX-1.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Bảng Sự phân bố mật độ khối thuốc dọc theo chiều dài Đoạn L1 L2 L3 L4 L5 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,647 1,644 1,638 1,631 1,627 L = 65 mm, Mẫu 1,646 1,643 1,639 1,632 1,625 D = 42,5 mm, Mẫu 1,645 1,642 1,637 1,633 1,626 P = 40 MPa Trung bình 1,646 1,643 1,638 1,632 1,626 Bảng cho thấy, phân bố mật độ khối thuốc giảm dần theo chiều dài (từ đoạn đến đoạn 5) Trong đó, mật độ khối thuốc đoạn 1,646 g/cm3, mật độ khối thuốc đoạn 1,626 g/cm3 (≥ 1,62 g/cm3) Do đó, khối thuốc nổ có L = 65 mm, D = 42,5 mm, áp suất nén ép dao động phạm vi khoảng 40 MPa Bảng Sự phân bố mật độ khối thuốc dọc theo chiều dài Đoạn L1 L2 L3 L4 L5 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,643 1,638 1,633 1,628 1,620 L = 58 mm, D Mẫu 1,642 1,639 1,634 1,626 1,621 = 46 mm, P = Mẫu 1,641 1,637 1,632 1,627 1,619 45 MPa Trung bình 1,642 1,638 1,633 1,627 1,620 Bảng cho thấy, tương tự kết nghiên cứu trên, phân bố mật độ khối thuốc giảm dần theo chiều dài (từ đoạn đến đoạn 5) Trong đó, mật độ khối thuốc đoạn 1,642 g/cm3, mật độ khối thuốc đoạn 1,620 g/cm3 (≥ 1,62 g/cm3) Do vậy, khối thuốc nổ có L = 58 mm, D = 46 mm áp suất nén ép dao động phạm vi khoảng 45 MPa KẾT LUẬN Khi tăng áp suất nén ép, mật độ khối thuốc nổ tăng Tuy nhiên, tăng mật độ giảm dần theo tăng áp suất nén ép Ở áp suất nén ép, với khối thuốc dài, đường kính nhỏ mật độ (cục bộ) nhanh đạt đến giá trị tới hạn so với khối thuốc có chiều dài ngắn đường kính lớn Sự phân bố mật độ khối thuốc nổ theo chiều dài khơng giống Theo đó, mật độ khối thuốc giảm dần từ vị trí gần chày ép vị trí xa chày ép Do đó, tương ứng với chiều dài đường kính khác loại khối thuốc, áp suất nén ép khác Điều này, cho phép đảm bảo an tồn q trình nén ép đạt mật độ phân bố khối thuốc Đối với khối thuốc nổ có chiều dài L = 75 mm, đường kính D = 43 mm, áp suất nén ép khoảng 50 MPa; Với khối thuốc nổ có chiều dài L = 58 mm, đường kính D = 46 mm, áp suất nén ép khoảng 45 MPa; Với khối thuốc nổ có chiều dài L = 65 mm, đường kính D = 42,5 mm, áp suất nén ép khoảng 40 MPa với khối thuốc nổ có chiều dài L = 55 mm, đường kính D = 42,5 mm, áp suất nén ép khoảng 35 MPa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn TCVN/QS1921:2017, “Thuốc nổ quân A-IX-1”, Bộ Quốc phòng [2] Điều kiện kỹ thuật, “Thuốc nổ A-IX-1”, Dấu “B”, Tổng cục CNQP (2016) [3] Nguyễn Đình Bình cộng sự, “Nghiên cứu cơng nghệ độn hóa hexogen thành thuốc nổ A-IX-1”, Báo cáo khoa học đề tài cấp Tổng cục CNQP (2004) Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 335 Hóa học – Sinh học – Môi trường [4] K Д Алферов, “Взрывчатные вещества Часть II Инициирующие и бризантные ВВ” Пенза (1965) ABSTRACT EFFECTS OF COMPRESSION PRESSURE, LENGTH AND DIAMETER ON THE DENSITY OF A-IX-1 EXPLOSIVE BAR Density of explosive bar is one of the important characteristics of explosive in general and detonator in particular Each explosive bar must meet the density requirement to ensure that the explosion takes place fully exploded, achieving high explosive efficiency The density of explosive bar depends on the properties of each explosive, and also depends on other factors The paper presents some researching results on the effect of compression pressure, length and diameter on the density of A-IX-1 explosive bar Thereby, give some basic critical parameters in compressing the explosive Keywords: Detonator; Denstity; Compression pressure; Length of explosive bar; Diameter of explosive bar Nhận ngày 02 tháng năm 2020 Hoàn thiện ngày 05 tháng 10 năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 10 năm 2020 Địa chỉ: Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/Tổng cục Cơng nghiệp Quốc phịng *Email: binhld.pro.pro@gmail.com 336 L D Bình, …, H Đ Giang, “Ảnh hưởng áp suất nén ép … thuốc truyền nổ A-IX-1.” ... áp suất nén ép dao động phạm vi khoảng 45 MPa KẾT LUẬN Khi tăng áp suất nén ép, mật độ khối thuốc nổ tăng Tuy nhiên, tăng mật độ giảm dần theo tăng áp suất nén ép Ở áp suất nén ép, với khối thuốc. .. cho thấy, tăng chiều dài đường kính khối thuốc, mật độ giảm dần Khi khối thuốc dài, đường kính nhỏ mật độ nhanh đạt đến giá trị tới hạn so với khối thuốc có chiều dài ngắn đường kính lớn Điều... đạt mật độ phân bố khối thuốc Đối với khối thuốc nổ có chiều dài L = 75 mm, đường kính D = 43 mm, áp suất nén ép khoảng 50 MPa; Với khối thuốc nổ có chiều dài L = 58 mm, đường kính D = 46 mm, áp