The process of superdeep penetration of high-speed metallic particles in solid body

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An explanation of the effects arising at the collision of a stream of metal particles with a size of 10–100 microns, moving at a speed of 1–3 km/s, with a solid target is proposed. It is assumed that at the moment of impact on the target, the particle loses some electrons and for some time, due to the presence of an oxide shell, retains a positive charge. The flow of electrons passing through the target at the moment of impact generates an electromagnetic field pulse. A particle with a charge of about 10–9 C, having penetrated into a solid target, presses on the channel wall with a force of about 500 MPa and moves in it under the action of forces caused by the polarization of the target substance. The combination of high pressure and displacement leads to a significant reduction in the particle-wall friction force. The proposed hypothesis, if confirmed, can help find ways to protect electronic devices of spacecraft from impacts from streams of fast dust particles.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. I. Nikitin

V.L. Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics at N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nikitin@chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

V. A. Nikitin

V.L. Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics at N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: nikitin@chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

A. M. Velichko

V.L. Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics at N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: nikitin@chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

T. F. Nikitina

V.L. Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics at N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: nikitin@chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ушеренко С.М. Сверхглубокое проникание частиц в преграды и создание композиционных материалов. Минск: Изд-во НИИ импульсных процессов, 1998. 210 c.
  2. Ушеренко С.М., Овчинников В.И., Коваль О.И., Зиолкович С. // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. 2. Прикладные науки. Упрочнение деталей. 2003. Т. 2. № 4. С. 189.
  3. Белоус А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В. Космическая электроника. В 2-х книгах. Книга 2. М.: Техносфера, 2015.
  4. Ганигин С.Ю., Калашников В.В., Журавлёв А.Н. и др. // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 1 (2). С. 537.
  5. Соболев В.В., Ушеренко С.М. // Физика и техника высоких давлений. 2005. Т. 15. № 2. С. 86.
  6. Sobolev V.V., Usherenko S.M. // J. Physique. 2006. V. IV. № 134. Р. 977.
  7. Марукович Е.И., Ушеренко Ю.С. // Литейное производство. Литье и металлургия. 2012. Т. 4. № 88. С. 120.
  8. Симоненко В.А., Скоркин Н.А., Башуров В.В. // Физика горения и взрыва. 1991. № 4. С. 46.
  9. Роман О.В., Андилевко С.К., Карпенко С.С. и др. // Инженерно-физический журнал. 2002. Т. 75. № 4. С. 187.
  10. Баскевич А.С. // Вiстi Донецького гiрничого iнстiтуту. 2017. Т. 2. № 4. С. 182.
  11. Трофимов В.С., Петров Е.В., Алымов М.И. // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. Физика. 2016. Т. 21. № 3. С. 1365.
  12. Альтшулер Л.В., Андилевко С.К., Романов Г.С. и др. // Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15. № 5. С. 55.
  13. Андилевко С.К., Романов Г.С., Ушеренко С.М. и др. // Письма в ЖТФ. 1990. Т. 16. № 22. С. 42.
  14. Чёрный Г.Г. // Докл. АН СССР. 1987. Т. 292. № 6. С. 1324.
  15. Григорян С.С. // Докл. АН СССР. 1987. Т. 292. № 6. С. 1319.
  16. Matsumoto T. // Proc. 5th International Symposium on Ball Lightning (ISBL97). Tsugawa-Town, Niigata, Japan, 1997. P. 193.
  17. Уруцкоев Л.И., Ликсонов В.И., Циноев В.Г. // Прикладная физика. 2000. № 4. С. 83.
  18. Жигалов В.А. // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2021. Т. 13. № 3. С. 329. https://doi.org/10.17725/rensit.2021.13.329
  19. Fredericks K.A. Possible detection of tachyon monopoles in photographic emulsions. June 7, 2013. https://www.researchgate.net/publication/289165518
  20. Ивойлов Н.Г. // Георесурсы. 2005. Т. 2. № 17. С. 84.
  21. Богданович Б.Ю., Волков Н.В., Косточко Ю.П. и др. // Инженерная физика. М.: МИФИ, 2000. № 1. С. 19.
  22. Нестерович А.В., Фетисов Г.П. // Инженерная физика. М.: МИФИ, 2007. № 5. С. 7.
  23. Nikitin A.I., Nikitin V.A., Velichko A.M. et al. // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2021. V. 218. P. 105525. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105525
  24. Никитин А.И., Никитин В.А., Величко А.М. и др. // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2021. Т. 13. № 3. С. 355. https://doi.org/10.17725/rensit.2021.13.355.
  25. Никитин А.И., Никитин В.А., Величко А.М. и др. // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 3. С. 249. https://doi.org/10.17725/rensit.2022.14.249.
  26. Марахтанов М., Марахтанов А. // Наука и жизнь. 2002. № 4. С. 16.
  27. Калашников С.Г. Электричество. Учебное пособие. 5-е изд. М.: Наука, 1985. 576 с.
  28. Жорин В.А., Жаров А.А., Казакевич А.Г. и др. // ФТТ. 1975. Т. 17. № 2. С. 393.
  29. Ениколопян Н.С., Жаров А.А, Жорин В.А. и др. // Журнал прикладной механики и технической физики. 1974. № 1. С. 143.
  30. Бриджмен П. Исследования больших пластических деформаций и разрыва. Влияние высокого гидростатического давления на механические свойства материалов. М.: ИИЛ, 1955.
  31. Ениколопов Н.С. // Избранные труды. Воспоминания. Черноголовка: Изд-во ИСМАН, 1999. С. 102.
  32. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. Учебник для машиностроительных вузов. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1980. 493 с.
  33. Глезер А.М., Сундеев Р.В., Шалимова А.В. и др. // Успехи физ. наук. 2023. Т. 193. № 1. С. 33. https.//doi.org/10.3367/UFNr:2021.07.039029
  34. Mosier-Ross P.A., Forsley L.P., Miles M.H. // J. Condens. Matter Nucl. Sci. 2021. V. 34. P. 1.
  35. Новиков Л.С. Воздействие твердых частиц естественного и искусственного происхождения на космические аппараты. МГУ НИИ ядерной физики. М.: Университетская книга, 2009. 104 с.
  36. Bernhard R.P., Christiansen E.L., Hude J. // Int. J. Impact Engng. 1995. V. 17. P. 57.
  37. Ушеренко Ю.С., Ушеренко С.М., Шарифзянов В.Г. // Труды Международной конференции XIX Харитоновские чтения. 17–21 апреля 2017. Саров, 2018. С. 10.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of conducting an experiment to study the effect of a stream of SiC microparticles on a metal target: 1 – charge body, 2 – explosive, 3 – cumulative funnel, 4 – powder particles, 5 – regulating support, 6 – flow of powder and plasma particles, 7 – metal sample, 8 – electric field lines fields, 9 – magnetic field lines of force.

Download (140KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. An iron particle embedded in the surface of an iron-nickel alloy target (a); a particle penetrated into steel to a great depth (b).

Download (236KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the penetration depth L of a fast particle on its radius R.

Download (67KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Tracks formed on a photographic film wrapped around a cylindrical sample: a – an aluminum sample (×500), b – a steel sample (×600).

Download (355KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Tracks formed on a photographic film located near an electric discharge zone in water.

Download (350KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence on the square of the radius of the particle R2 of the force of action of the electric field Frp on it and the friction force against the wall of the channel Ffr.

Download (78KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences