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Compresor Voitenko

El compresor Voitenko es una carga hueca adaptada de su propósito original de perforar armaduras de acero grueso a la tarea de acelerar las ondas de choque . Fue propuesto por Anatoly Emelyanovich Voitenko (Анатолий Емельянович Войтенко), un científico soviético, en 1964. [1] [2] Se parece un poco a un túnel de viento .

El compresor Voitenko separa inicialmente un gas de prueba de una carga moldeada con una placa de acero maleable . Cuando la carga moldeada detona, la mayor parte de su energía se concentra en la placa de acero , impulsándola hacia adelante y empujando el gas de prueba por delante de ella. El Centro de Investigación Ames tradujo esta idea en un tubo de choque autodestructivo. Una carga moldeada de 30 kilogramos (66 libras) aceleró el gas en un tubo de 3 cm con paredes de vidrio y 2 metros de longitud. La velocidad de la onda de choque resultante fue de unos fenomenales 67 km/s (220.000 pies/s). El aparato expuesto a la detonación, por supuesto, quedó completamente destruido, pero no antes de que se extrajeran datos útiles. [3] [4] En un compresor Voitenko típico, una carga moldeada acelera el gas hidrógeno , que a su vez acelera un disco delgado hasta unos 40 km/s. [5] Una ligera modificación del concepto de compresor Voitenko es una detonación supercomprimida, [6] [7] un dispositivo que utiliza un combustible líquido o sólido comprimible en la cámara de compresión de acero en lugar de una mezcla de gases tradicional. [8] [9] Una extensión adicional de esta tecnología es la celda de yunque de diamante explosiva , [10] [11] [ 12] [13] que utiliza múltiples chorros de carga con forma opuesta proyectados en un solo combustible encapsulado en acero, [14] como el hidrógeno . Los combustibles utilizados en estos dispositivos, junto con las reacciones de combustión secundaria y el impulso de explosión largo, producen condiciones similares a las que se encuentran en los explosivos de combustible-aire y termobáricos . [15] [16]

Este método de detonación produce energías superiores a 100 k eV (temperaturas de ~10 9 K ), adecuadas no solo para la fusión nuclear , sino también para otras reacciones cuánticas de orden superior. [17] [18] [19] [20] La instalación de implosión impulsada por explosivos UTIAS se utilizó para producir implosiones hemisféricas estables, centradas y enfocadas para generar neutrones a partir de reacciones D–D. El método más simple y directo resultó ser en una mezcla estequiométrica predetonada de deuterio y oxígeno . El otro método exitoso fue usar un compresor en miniatura de tipo Voitenko, donde un diafragma plano fue impulsado por la onda de implosión hacia una pequeña cavidad esférica secundaria que contenía gas deuterio puro a una atmósfera. [21] [22] En resumen, el explosivo sólido PETN se utiliza para formar una carcasa hemisférica (de 3 a 6 mm de espesor) en una cavidad hemisférica de 20 cm de diámetro fresada en una cámara de acero masiva. El volumen restante se llena con una mezcla estequiométrica de ( H 2 o D 2 y O 2 ). Esta mezcla se detona mediante un alambre explosivo muy corto y delgado ubicado en el centro geométrico. La llegada de la onda de detonación a la superficie esférica enciende instantánea y simultáneamente el revestimiento explosivo. La onda de detonación en el revestimiento explosivo golpea la cavidad metálica, se refleja e implosiona en los gases quemados precalentados, se concentra en el centro del hemisferio (50 microsegundos después del inicio del alambre explosivo) y se refleja, dejando atrás una bolsa muy pequeña (1 mm) de plasma de temperatura, presión y densidad extremadamente altas. [23] [24] [25]

Véase también

Referencias

  1. ^ Войтенко (Voitenko), А.Е. (1964) "Получение газовых струй большой скорости" (Obtención de chorros de gas de alta velocidad), Доклады Академии Наук СССР (Informes de la Academia de Ciencias de la URSS), 158  : 1278–1280.
    Ver también:
    • Voitenko, A.E. (1966) "Ускорение газа при его сжатии в условиях остроугольной геометрии" (Aceleración de un gas durante su compresión en condiciones de geometría de ángulo agudo), Прикладная Механика и Техническая Физика (Mecánica Aplicada y Física Técnica), núm. 4, 112–116.
    • Войтенко, А. Е.; Демчук, А. F.; Куликов, Б. И. (Voitenko, AE; Demchuk, AF; Kulikov, BI) (1970) "Взрывная камера" (Cámara explosiva), Приборы и Техника Эксперимента (Instrumentos y técnicas experimentales), núm. 1, pág. 250 y siguientes.
    • Войтенко, А. Е.; Маточкин, Е. П.; Федулов, А. Ф. (Voitenko, AE; Matochkin, EP; Fedulov, AF) (1970) "Взрывная лампа" (Tubo explosivo), Приборы и Техника Эксперимента (Instrumentos y técnicas experimentales), núm. 2, pág. 201–203.
    • Войтенко, А. Е.; Любимова, М. A.; Соболев, О. П.; Сынах, BC (Voitenko, AE; Lyubimova, MA; Sobolev, OP; Sinakh, VS) (1970) "Градиентное ускорение ударной волны и возможные применения этого эффекта" (Aceleración de gradiente de una onda de choque y las posibles aplicaciones de este efecto), Институт Ядерной Физики Сибирское отделение Академии Наук СССР (Instituto de Física Nuclear, rama siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS), núm. 14–70.
  2. ^ Para obtener información biográfica sobre Anatoly Emelyanovich Voitenko (con fotografía de Voitenko), consulte: Enciclopedia de la Ucrania moderna , ВОЙТЕ́НКО Анатолій Омелянович [en ucraniano].
  3. ^ "El túnel de viento suicida". NASA . Consultado el 6 de marzo de 2017 .
  4. ^ "Historial de cargas moldeadas". GlobalSecurity.org . 2011 . Consultado el 6 de marzo de 2017 .
  5. ^ "Aceleradores explosivos: cañón de implosión de Voitenko". islandone.org . Belfast: Island One Society . Consultado el 6 de marzo de 2017 .
  6. ^ Fujiwara, Shuzo (1992). "Técnica explosiva para la generación de alta presión dinámica" (PDF) . Shock Compression Technology and Materials Science . Tokio: KTK Scientific Publishers/Terra Scientific Publishing Company: 7–21 . Consultado el 22 de abril de 2015 .
  7. ^ Liu, Zhi-Yue (23 de marzo de 2001). Fenómeno de detonación sobrecargada y sus aplicaciones a la generación de presión ultraalta (PDF) (Informe) . Consultado el 22 de abril de 2015 .
  8. ^ Zhang, Fan; Murray, Stephen Burke; Higgins, Andrew (2005). "Método de detonación supercomprimido y dispositivo para efectuar dicha detonación". Medicine Hat, Alberta, Canadá; Montreal, Quebec, Canadá: Google Patents.
  9. ^ Pentel, Jerry; Fairbanks, Gary G. (1992). "Munición de múltiples etapas". Patentes de Google.
  10. ^ Heberlin, John M. (2006). "Mejora de municiones explosivas sólidas mediante el uso de carcasas reflectantes". Google Patents.
  11. ^ Mayer, Frederick J. (1988). "Procesamiento de materiales mediante implosiones esféricas simétricas impulsadas químicamente". Patentes de Google.
  12. ^ Garrett, Donald R. (1972). "Aparato de implosión de diamantes". Patentes de Google.
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  20. ^ Adams, Christian (2006). "Fullerenos explosivos/energéticos". Patentes de Google.
  21. ^ Sagie, D.; Glass, II (1982). "Implosiones hemisféricas impulsadas por explosivos para generar plasmas de fusión". dtic.mil . Centro de Información Técnica de Defensa, Departamento de Defensa de los EE. UU. Archivado desde el original el 22 de mayo de 2011.
  22. ^ Gsponer, Andre (2008). "Armas nucleares de cuarta generación: eficacia militar y efectos colaterales". arXiv : physics/0510071v5 .
  23. ^ Glass, II; Poinssot, JC (1 de enero de 1970). "Tubo de choque impulsado por implosión". scribd.com . Instituto de Estudios Aeroespaciales, Universidad de Toronto . Consultado el 6 de marzo de 2017 .Resumen disponible
  24. ^ Saito, T.; Kudian, AK; Glass, II "Medidas de temperatura de un foco de implosión" (PDF) . dtic.mil . Instituto de Estudios Aeroespaciales, Universidad de Toronto; publicado en línea por el Centro de Información Técnica de Defensa, Departamento de Defensa de los EE. UU. Archivado (PDF) desde el original el 4 de junio de 2011.
  25. ^ Kennedy, Jack E.; Glass, Irvine I. (1967). "Implosiones iniciadas en múltiples puntos a partir de capas hemisféricas de explosivos en láminas" (PDF) . dtic.mil . Centro de Información Técnica de Defensa, Departamento de Defensa de los EE. UU. Archivado desde el original (PDF) el 11 de febrero de 2017.