JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments

Palavras-chave: WBWG,explosões experimentais submarinas,emulsão de ANFO,cordão detonante de PETN,programa termoquímico THOR,optimização dos parâmetros JWL EoS,previsões de WBWG pelo Autodyn,WBWG,experimental underwater explosions,ANFO emulsion,PETN detonating cord,thermochemical computer code THOR,optimize JWL EoS parameters,Autodyn predictions of WBWG

As operações de detonação submarinas têm sido, durante as últimas décadas, alvo de pesquisa e desenvolvimento das operações de detonação marítimas, incluindo testes de torpedo, bem como, em testes em piscinas para a medição de energia de detonação de explosivos industriais. O estudo dos geradores de demolição por carga submersa (WBWG) tiveram por base nestes conceitos. Com o presente trabalho pretendo apresentar o estudo do comportamento de WBWG, com base em dois tipos de recipientes de plástico com água (25 litros e 1000 litros), contendo no seu interior exactamente no centro um detonador dentro de uma carga explosiva cilíndrica. As cargas explosivas usadas foram uma emulsão de nitrato de amónio com fuel oil (ANFO) e cordão detonante (12 g/m) de pentrite (PETN). Muito resumidamente uma revisão bibliográfica foi realizada. As propriedades de detonação dos explosivos foram previstas utilizando um programa termoquímico, designado por THOR. Para a expansão dos produtos de detonação dos explosivos foi aplicado uma equação de estado JWL. Foi realizado uma revisão aos conceitos fundamentais desta equação e os seus coeficientes foram determinados e optimizados correlacionando as previsões do THOR e a equação de estado (EOS) JWL para a mínima diferença através de uma função quadrática auxiliar. Por forma a calcular os coeficientes de JWL um novo método foi usado. Este baseia-se na evolução das curvas adiabáticas e isentrópicas obtidas pelo THOR, utilizando uma função do Microsoft Excel ® Solver, assumindo algumas suposições para o coeficiente Grüneisen (a partir do exponencial da curva adiabática; do exponencial da curva isentrópica para um volume adimensional limite; do exponencial da curva isentrópica para todos os valores da expansão, e por último; deduzido por Handley, 2011). Os melhores resultados obtidos foram pela utilização do coeficiente Grüneisen do exponencial da curva isentrópica para todos os valores da expansão, onde para a emulsão de ANFO e para PETN. As dimensões e o design da configuração de “WBWG” experimental foram apresentadas, juntamente com a descrição de uma experiência de detonação tipo utilizando 3 g de PETN (detonador No.8 mais 2.4 g de cordão detonante de PETN). Foi realizada uma simulação a 2D e 3D de “WBWG” usando o programa Autodyn para um contentor de metro cúbico cheio de água (1000 litros) para ambos os explosivos. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de ter este tipo de cargas explosivas sem a destruição do “WBWG” contentor. Uma vez que, os níveis de pressão na água, perto das paredes plásticas, sob a maior carga admissível, ronda os 6 MPa. Foi sempre possível observar a deformação elástica das paredes do contentor, as reflecções do choque subaquático, alterando a sua forma cúbica original para uma espiral transiente. Adicionalmente os procedimentos executados para o THOR, para o Microsoft Excel ® Solver e para a interface do programa de simulação Autodyn “material input data” foram apresentados.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias