極限材料合成装置の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650590
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 広江 哲幸 熊本大学, 工学部, 助教授 (90218826)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 和人 熊本大学, 大学院・自然科学研究所, 助手 (50219060) ; 松尾 日出男 熊本大学, 工学部, 教授 (00040395)
• Keywords: 固体中収束衝撃波 / ランダムチョイス法 / 極限状態の生成 / 数値シミュレーション / 爆轟波

Research Abstract

本年度は昨年度の予備試験の結果から多数の細線列の一斉爆発に適すると考えられる高電圧低容量タイプ(Max.40kV,10-12.5muF)のキャパシターバンクを用いて最終的な目標である一次元円筒状収束波を固体中に生成することを試みた。まず長胴の爆薬円筒殻(低密度PETN爆薬、外径:100mm、有効軸長:132mm)に±170ns以内の時間精度を有する収束爆轟波を発生させる細線条件(線径:100mum、本数:22、線間隔:6mm、薬厚:6mm以上)を把握した。この実験では爆発殻内部への爆轟波面の到達時間精度をストリーク写真で計測し、細線条件を評価した。
次に爆薬殻(PETNまたはPETN/シリコンゴム)中心部に透明固体であるPMMA(アクリル)を設置し、その中を衝撃波が収束する挙動(シャドウグラフ)をストリーク及びフレミングカメラを用いて計測した。その結果、衝撃波は中心点付近まで真円性を保って収束しており、収束点近傍では加速効果もあることが分かった。この結果、本装置を用いれば収束中心部に設置する固体または粉体を協力に圧縮して極限状態が生成できることが分かった。
以上の実験による研究と平行して数値シミュレーション技術の研究も行った。昨年度開発した固体用ランダムチョイス(RCM)コードを拡張して爆轟波の解析もできる気体・固体用一次元RCMコードを作成した。このプログラムを用いて収束波生成実験の数値解析を行った結果、PETN駆動による衝撃波軌跡の計測結果が良好にシミュレートできた。また種々の固体や境界条件に対する収束波生成のシミュレーションを行い、中心部でのエネルギー集中特性や反射後の負圧発生(破壊)についての知見が得られた。この結果、極限状態生成後の固体・粉体を破壊させずに回収することは現状の装置では端難であることが分かった。この衝撃破壊防止構造の開発が今後の課題である。

Research Products

• [Publications] 広江哲幸: "A Production of Cylindrical Imploding Shocks by Exploding Wire Rows" Proceedings of the ‘93 Joint AIRAPT/APS Conference. (in press).
• [Publications] 広江哲幸: "A Numerical Study of Explosive-driven Cylindrical Imploding Shocks in Solids" Proceedings of 19th International Symposium on Shock Waves. (in press).
• [Publications] 広江哲幸: "線爆発を利用した固体中収束衝撃波発生装置の開発" 工業火薬協会誌. 55. 24-31 (1994)