対数らせん形爆薬殻を用いた衝撃波の収束技術の開発

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本研究では爆薬を用いて簡単に衝撃波を発生させて収束させる方法を考案した。この方法は爆薬を対数ら旋状に装填した爆薬殻をその一端から起爆させるものであり、点起爆を用いることができるため簡単に収束現象が再現できる。対数ら旋形状は爆薬の爆轟波伝播速度と爆轟によって発生する衝撃波速度と密接な関係にあり、この関係を綿密に調べることによって最適な収束状態が得られた。厚さ5mmの爆薬殻(高さ10mm)を対数ら旋形に加工し、爆薬殻の一端に1cmの細線3本を張り付けこれに大電流を解放し起爆した。まずその形状は線形理論によって予測される最適なものを使用し、駒撮り撮影及びシャドウグラフ撮影を行うことにより収束波の非線形効果を調べた。muの値を小さくとると収束が一点で行われず、強い発光が現れない。一方muの値を大きくとると全体的に速い流れが形成されてしまい、収束後収束点位置が速い速度で移動することが分かった。対数螺旋形の弧に対する弦の長さの比muを理想的な値より僅かに大きくしたものの方が非線形効果及び壁面との干渉効果に対して良好な収束を与えることがわかった。最終的には対数螺旋形爆薬に囲まれた衝撃波の伝播空間の形状を壁面での干渉効果が減少するように変化させることでより理想に近い収束を得た。また、数値解析によって収束波の形状を予測した。ray-tube理論によって爆轟波の進行と発生した衝撃波面の進行を達成して解くことにより非常に実験とよく似た結果を得た。