Thermal structure of the gunpowder burning wave at elevated pressures

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The thermal structure of the combustion wave in a double-base propellant is studied at elevated pressures up to 1000 atm using a thermocouple technique (3-micron thick tungsten-rhenium thermocouples). The experiments are carried out in a two-chamber installation which is a main reactive combustion chamber with a volume of 330 cm3 equipped with a replaceable conical nozzle and communicating with it additional chamber of a smaller volume of 45 cm3 in which the sample under study with embedded thermocouples is placed. The operating pressure in the installation is achieved by burning a powder cartridge in the main chamber and the pressure level varies fromexperiment to experiment by using a set of nozzles with different cross sections. The paper analyzes and substantiates the applicability of the thermocouple technique and the temperature profiles when a combustion wave passes through the sample at constant pressures of 310, 480, 605, 730, and 930 atm are obtained. Corrections of the temperature profile in the gas phase aremade taking into account the amendments associated, firstly, with a decrease in temperature in the readings of the thermocouple due to its radiation into the environment and, secondly, with a decrease in readings due to the inertia of the thermocouple in the case of its heat exchange with a medium having high values of the temperature gradient. It is shown that at some points of the profile, the corrections can reach 500 C in total. The thermal effects and characteristic sizes of the reaction zones in the condensed and gaseous phases are determined. The burning rates are measured and the heat effects and characteristic sizes of the reaction zones in the condensed and gas phases are calculated.

About the authors

Sergey V. Finyakov

N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: finykhov@mail.ru

Doctor of Science of physics and mathematics, chief research scientist

Russian Federation, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Vladimir G. Krupkin

N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: krupkin@mail.ru

Doctor of Science in physics and mathematics, chief research scientist

Russian Federation, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Vladimir Marshakov

N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: marsh_35@mail.ru

Doctor of Science in physics and mathematics, chief research scientist

Russian Federation, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

References

  1. Glazkova, A. P., and I.A. Tereshkin. 1961. O zavisimosti skorosti goreniya vzryvchatykh veshchestv ot davleniya [On the pressure dependence of the combustion rate of explosives]. Russ. J. Phys. Chem. A 35(7):1622–1628.
  2. Glazkova, A. P. 1976. Kataliz goreniya vzryvchatykh veshchestv [Catalysis of explosives combustion]. Moscow: Nauka. 264 p.
  3. Shepelev, Yu.G., A. E. Fogel’zang, A. P. Denisyuk, and A. E. Demidov. 1990. Effect of initial temperature on combustion rate of ballistic powders in the high pressure range. Combust. Explo. ShockWaves 26(4):409–413.
  4. Zenin,A.A. 1980.Protsessy v zonakh goreniya ballistitnykh porokhov [Processes in the combustion zones of ballistic powder]. Fizicheskie protsessy pri gorenii i vzryve [Physical processes in combustion and explosion]. Moscow: Atomizdat. 68.
  5. Yavorskiy, B.M., and A.A. Pinskiy. 1972. Osnovy fiziki [Fundamentals of physics]. Moscow: Nauka. Vol. 2. 736 p.
  6. Zenin, A.A. 1972. Eksperimental’noe issledovaniemekhanizma goreniya TRT i techeniya produktov ikh sgoraniya [Experimental study of the mechanism of combustion of solid propellants and the flow of their combustion products]. Moscow: IChPh AS USSR. DSc. Diss.
  7. Zenin, A.A., and S. V. Finyakov. 1986. Vliyanie obduva na fiziku goreniya porokhov [The effect of blowing on the physics of combustion of powders]. Mat-ly 9-go Vsesoyuznogo Simpoziuma po goreniyu i vzryvu [9th All-Union Symposium on Combustion and Explosion Proceedings]. Chernogolovka. 21.
  8. Gusachenko, L.K., V. E. Zarko, and V. V. Bobryshev. 1985. Modelirovanie protsessov goreniya tverdykh topliv [Modeling of combustion processes of solid fuels]. Novosibirsk: Nauka. 360 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».