Verwendung von JMP® für hochexplosive Formulierungen, Tests und Datenanalysen
Paul Anderson
Bis vor kurzem war die Formulierung von Sprengstoffen ein iterativer „Ein-Faktor-zu-Zeit“ -Prozess. Bei der Betrachtung der Gefahren, die mit der Handhabung, Verarbeitung und Prüfung dieser Formulierungen verbunden sind, ist die Minimierung der Exposition gegenüber dem Sprengstoff von zentraler Bedeutung. Aufgrund der logistischen Trennung zwischen Formulierung und Test und den damit verbundenen Kosten sind oft wenig Zeit und finanzielle Mittel für eine maximale Optimierung erforderlich. Das Design von Experimenten durch JMP Mixture hat sich als wertvolles Instrument zur Verringerung des iterativen Prozesses des Testens und der Neuformulierung erwiesen. Die Fähigkeit, eine bestimmte Explosionskennlinie vorherzusagen, ist mit dem thermodynamischen Code ziemlich gut etabliert. Durch Verwendung eines Gemisch-Design-Protokolls und anschließender Skripterstellung in JMP kann der Design-Raum der Formulierung mit Konturprofilierern und effizienten Kompromissen vor dem Testen visualisiert werden. Die Entwicklung von PAX-30, einem Explosivstoff, der sowohl hohe Explosionsenergie als auch hohe Metallenergie zur Fragmentierung kombiniert, wird gemeinsam genutzt. Der Sprengstoff ist insofern einzigartig, als er den logistischen Bedarf eines Soldaten reduziert, mehrere Munitionstypen für Antipersonal-, Durchwand- und Antimateriel-Ziele zu besitzen. Ein DOE wurde durchgeführt, um die Faktoren aufzulösen, die zu einer frühen Aluminiumreaktion im Detonationsprozess beitragen. Diese Faktoren umfassen Aluminiumpartikelgröße, Art des Bindemittelsystems, Aluminiumbeladung und Explosionsbelastung. Die Detonationskalorimetrie in einer inerten Atmosphäre wurde verwendet, um das Ausmaß der Aluminiumreaktion zu bestimmen. Ein JMP-Skript wurde entwickelt, um ein altes DOS-basiertes Programm zu ersetzen, das die Zylinderwandgeschwindigkeit aus Zylinderausdehnungstests analysiert. Konturdiagramme des DOE der Mischung zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den Ergebnissen, und eine weitere Optimierung der Formulierung aus dem DOE führte zu mehr Unempfindlichkeit mit geringem oder keinem Leistungsverlust.
