Publication detail

Laser-driven flyer experiments: analogy with Gurney high explosive plate acceleration model

Year: 2024

Type of publication: ostatní - článek ve sborníku

Name of source: New Trends in Research of Energetic Materials: proceedings of the 26th seminar, NTREM 2024

Publisher name: Univerzita Pardubice

Place: Pardubice

Page from-to: 176-185

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Laserem řízené letové experimenty: analogie s Gurneyho modelem akcelerace výbušninou	Udržitelnost družic ohrožuje rostoucí počet vesmírného odpadu na nízké oběžné dráze Země, který se může srazit a poškodit. Pochopení mechanismů zahrnutých v takovýchto dopadech hypervelocity (HVI) je zásadní pro zlepšení technologií stínění vesmíru. K experimentálnímu zkoumání HVI lze použít dvoustupňové odpalovací zařízení, které pohání milimetrové projektily velmi vysokou rychlostí, dosahující až 8 až 10 km/s. Alternativně mohou vysokovýkonné lasery replikovat podobné charakteristiky HVI, jako je kráterizace cíle a vyvržení mraků trosek, ale s rychlostmi palby a ekvivalentními rychlostmi mnohem vyššími než u odpalovacích zařízení. Laserové zdroje lze také použít k odpalování malých projektilů při velmi vysokých rychlostech ablačním procesem nebo ke generování místních silných tlakových stavů užitečných při určování stavových rovnic při otřesech. Tato práce si klade za cíl prozkoumat ejekci fragmentu hyperrychlosti generované po laserové ablaci. Provedené experimenty využívají zařízení BELENOSfacility v ENSTA Bretagne, Francie, které má 1064 nm Nd:YAGpulzní laserový generátor s plnou šířkou při polovičním maximálním trvání pulsu 7,5 ns ± 0,5, který může dodat maximální energii 3 J ± 0,05. Terč je vyroben z čistého hliníku o dvou různých tloušťkách, respektive 40 a 100 mikrometrů. Při použití laserové fluence od 10 do 50 J/cm2 s ohniskovým bodem 3,5 mm dosahuje ejekce rozsahu rychlostí 1200 až 1600 m/s u prvního vzorku a rozsahu 400 až 800 m/s u druhého vzorku. Rychlost materiálu zadního povrchu letce v průběhu času je zachycena fotonickým Dopplerovým velocimetrem (PDV) a je korelována se záznamy z ultra-vysokorychlostní kamery. Morfologie zlomeniny vzorku je pak analyzována, aby se identifikovaly specifické vzory. A konečně, protože trhaviny jsou také alternativním způsobem pohonu plátů, je provedena analogie s Gurneyho modelem zrychlení plátů.	laserová rázová vlna; PDV, trhavina; Model Gurney
eng	Laser-driven flyer experiments: analogy with Gurney high explosive plate acceleration model	The sustainability of satellites is threatened by the growing number of space debris in lowEarth orbit, which can collide and damage them. Understanding the mechanisms involved in such hypervelocity impacts (HVI) is essential to improving space shielding technologies. To experimentally investigate HVI, double-stage launchers can be used, propelling millimetric projectiles at very high velocities, reaching up to 8 to 10 km/s. Alternatively, high-power lasers may replicate similar characteristics of HVI, such as target craterization and debris cloud ejection, but with firing rates and equivalent speeds far superior to those of launchers. The laser sources can also be employed to launch small projectiles at very high speeds by an ablation process or to generate local severe pressure states useful in the determination of equations of state under shocks. This work aims to investigate the hypervelocity fragment ejection generated after a laser ablation. The conducted experiments employ the BELENOSfacility at ENSTA Bretagne, France, having 1064 nm Nd: YAGpulsed laser generator with a full width at half maximum pulse duration of 7.5 ns ± 0.5 that can deliver a maximum energy of 3 J ± 0.05. The target is made of pure aluminum with two different thicknesses, respectively of 40 and 100 micrometers. Using a laser fluence from 10 to 50 J/cm2 with a 3.5 mm focal spot, the ejection reaches a velocity range of1200 to 1600 m/s for the first sample, and a range of 400 to 800 m/s for the second one. The material velocity of the flyer's rear surface over time is captured by a Photonic Doppler Velocimeter (PDV) and is correlated with recordings from an ultra-high-speed camera. Fracture morphology of the specimen is then analyzed to identify specific patterns. Finally, since high explosives are also an alternative way to propel plates, an analogy is made with the Gurney's plate acceleration model.	laser shock wave; PDV, high explosive; Gurney model.

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links