Utilização de técnicas cinematográficas ultrarrápidas para caracterização do processo de detonação de emulsões explosivas

Abstract

Com a presente dissertação pretende-se caraterizar algumas propriedades de emulsões explosivas à base de nitrato de amónio, sensibilizada, com diferentes concentrações de microesferas ocas de expancel, utilizando técnicas cinematográficas ultrarrápidas, recorrendo a uma câmara eletrónica de varrimento digital e fibras óticas. Como o comportamento de detonação deste tipo de explosivo, é dependente do diâmetro e porosidade da carga, e pretendendo conhecer a velocidade e forma da frente de onda, foram construídos tubos, em PVC, de diferentes diâmetros, nos quais foi inserida emulsão explosiva à base de nitrato de amónio, sensibilizada com diferentes concentrações de microesferas ocas de expancel. Ao longo do comprimento do tubo, assim como do diâmetro de uma das bases, foram feitos furos equidistantes, e em cada, foi inserido um par de fibras óticas, conectadas, na extremidade oposta, a uma câmara de varrimento eletrónica ultrarrápida. Pretende-se assim, captar, a radiação emitida no momento de detonação, conduzindo-a para o interior da câmara eletrónica de varrimento, onde chega em tempos diferentes. Processando os dados obtidos com a câmara eletrónica ultrarrápida de varrimento, foram determinadas as velocidades de detonação, e forma da frente de detonação. No LEDAP, foram realizados ensaios para diâmetros de carga de 15,5mm, 25mm, e 31mm com concentrações de microesferas ocas de expancel entre 0,3% e 2%, com recurso a uma câmara de varrimento eletrónica ultrarrápida, ou com recurso a um osciloscópio e sondas elétricas.

The present dissertation aims to characterize some properties of ammonium nitrate based emulsion explosives sensitized with different concentrations of hollow glass microspheres, using an ultrafast cinematographic technique, employing a digital electronic streak camera and optical fibers. Since the detonation behavior of this type of explosive, is largely dependent of charge diameter and porosity, three types of tubes, made from PVC, with different diameters, were built to confine an ammonium nitrate based emulsion charge sensitized with different concentrations of hollow glass microspheres. In each tube, equidistant holes were drilled along its length, and along the diameter of one of its bases. A pair of optical fibers were connected from each drilled hole, to the electronic streak camera. The aim is thus, to capture the radiation emitted at the moment of detonation, and to direct it towards the electronic streak camera, to which it arrives at different times. By processing the data obtained by means of the electronic streak camera and optical fibers and also by means of an oscilloscope and electric probes, velocity of detonation, and detonation front shape were determined. At LEDAP, tests were performed for charge diameters of 15,5mm, 25mm, and 31mm for concentrations of hollow glass microspheres between 0,3% and 2% using either the streak camera and optical fibers or the oscilloscope and electric probes.