Факторы, влияющие на устойчивость и скорость детонации зарядов ВВ » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Факторы, влияющие на устойчивость и скорость детонации зарядов ВВ

14.04.2021

Скорость детонации D является одним из главных параметров взрывчатого превращения ВВ. Изучение зависимостей скорости детонации от условий инициирования и свойств BB способствует установлению механизма детонации. Значения скоростей детонации BB, полученные опытным путем, позволяют вычислить другие параметры взрывчатого превращения. Детонация большинства промышленных BB протекает со скоростями 2-10 км/с. При детонации конденсированных BB энергия взрывчатого превращения полностью переходит в упругую энергию, что описывается уравнением
Факторы, влияющие на устойчивость и скорость детонации зарядов ВВ

где Qv - теплота взрыва при постоянном объеме, кДж/кг; n - показатель политропы продуктов взрыва.

Для приближенной оценки скорости детонации нового BB Dx (в случаях отсутствия возможности экспериментального ее определения) независимо от его плотности, можно воспользоваться зависимостью

где Dэт - скорость детонации эталонного ВВ, км/с; Qх, Qэт - масса соответственно нового и эталонного ВВ, кг.

Приближенно параметры детонационной волны могут быть определены по формулам:

Если подставить значение изоэнтропы у в точке Жуге для конденсированных BB у = 3, то эти формулы примут вид:

Основными факторами, влияющими на устойчивость и скорость детонации, являются: диаметр заряда, первоначальная плотность ВВ, дисперсность, процентное содержание взрывчатых компонентов, прочность оболочки заряда.

Рассмотрим каждый из этих факторов в отдельности.

Впервые критические условия устойчивого распространения детонации в зависимости от диаметра заряда были сформулированы Ю.Б. Харитоном, который установил, что детонация устойчиво распространяется по заряду в том случае, если продолжительность завершения химической реакции в волне тр меньше времени разброса вещества в радиальном направлении 0.

где аз.р - ширина зоны реакции, с - скорость звука, км/с.

При увеличении диаметра заряда скорость детонации растет и приближается к максимальному значению. Начиная с некоторого предельного диаметра dкр, скорость детонации близка к предельной. При критическом диаметре dкр детонация не может распространяться по заряду, а ниже критического - становится неустойчивой и затухает.

Существенное влияние на критические размеры заряда оказывает механизм химического превращения BB в детонационной волне.

Согласно А.Н. Дремину, при химическом превращении BB различают два режима детонации. Первый режим характерен для однородных или гомогенных BB (жидкие BB или монокристаллы), химическая реакция этих систем в ДВ происходит в форме теплового взрыва за ударным фронтом. В этом случае основное время идет на подготовку BB к реакции (период индукции), а время самой реакции превращения является существенно малым. Этот режим детонации требует сильного сжатия и разогрева BB, для чего необходимо высокое давление инициирующей YB.

Второй режим детонации характерен для порошкообразных и насыпных (гранулированных) BB, которые обладают значительной пористостью. В этих системах детонация начинается с горячих точек, которые обусловлены адиабатическим сжатием и разогревом пузырьков воздуха между гранулами или частицами компонентов, при этом происходит схлопывание пор и интенсивное поверхностное трение между частицами, вследствие чего появляются очаги горения, которые распространяются сначала по поверхности, а затем в глубь компонентов. Этот механизм детонации назван взрывным горением. Второй режим детонации требует значительно меньшего давления инициирующей YB, чем детонация однородных или гомогенных ВВ.

Теория взрывного горения указывает на уменьшение dкр с уменьшением размера частиц ВВ. С увеличением диаметра заряда скорость детонации возрастает до максимальных значений, затем при определенном максимальном диаметре скорость на предельном уровне сохраняется примерно постоянной. Этот диаметр назван предельным dпр. График зависимости скорости детонации D от диаметра заряда представлен на рис. 3.6.

Критическое давление Ркр увеличивается с увеличением плотности BB до определенных пределов, а при достижении предельного значения плотности (равной плотности монокристалла) наблюдается уменьшение скорости детонации. Для многих конденсированных промышленных BB резкое уменьшение скорости детонации и бризантности BB наблюдается с некоторого значения плотности, которая названа критической плотностью ркр. Зависимость скорости детонации от плотности представлена на рис. 3.7. Критическая плотность, подобно критическому диаметру, зависит от физического состояния, степени измельчения и состава компонентов ВВ. Замена более активных компонентов в составе BB инертными приводит к снижению критической плотности. Например, увеличение процентного содержания алюминиевой пудры за счет уменьшения содержания тротила в составе аммонала приводит к существенному изменению скорости детонации. Размещение зарядов в прочную оболочку расширяет пределы критической плотности. При размещении зарядов BB в шпуры (скважины) наблюдается повышение детонационной способности при отсутствии зазора между боковой поверхностью BB и стенкой зарядной камеры.

Увеличение процентного содержания взрывчатых компонентов в составе взрывчатых веществ приводит к существенному повышению скорости детонации. Например, наличие 24 % гексогена в составе скального аммонита № 1 увеличивает скорость детонации до 6,5 км/с по сравнению с аммонитом 6ЖВ, имеющим скорость 3,8 км/с. Аммоналы, с содержанием алюминиевой пудры, детонируют со значительно большей скоростью, чем составы с тем же процентным содержанием алюминиевого порошка. Это явление объясняется тем, что нарывчатое превращение более тонкоизмельченных смесевых компонентов происходит гораздо быстрее, чем крупноизмельченных, при этом значительно уменьшается время химической реакции. Зависимость первоначального импульса при инициировании промышленных BB наблюдается на расстоянии 3-4-х диаметров заряда, в дальнейшем они детонируют со свойственной для данного типа BB скоростью.

Наличие зазора между зарядом BB и зарядной камерой (шпур, скважина или труба) приводит к затуханию скорости детонации вследствие канального эффекта. Это явление объясняется тем, что ударная волна, войдя в зазор между шпуром (скважиной) и самим зарядом, распространяется в ней со значительно большей скоростью, чем скорость детонации, тем самым происходит переуплотнение заряда BB впереди фронта ДВ, выше критического. Благодаря канальному эффекту в донной части из-за переуплотнения могут оставаться невзорвавшиеся ВВ, что особенно часто имеет место при разрушении крепких горных пород, где происходит затухание детонации и переход ее в горение. Переуплотнение и выгорание зарядов BB в забоях шахт и рудников, опасных по пылегазовому режиму, приводит к серьезным авариям, связанным с воспламенением и взрывом метана и угольной пыли.

Оболочка заряда препятствует разлету компонентов и ПВ при детонации заряда ВВ. Она не оказывает существенного влияния на скорость детонации индивидуальных BB со значительной плотностью, однако при детонации BB с малой и средней плотностями инертные свойства оболочки позволяют снизить значение критического диаметра dкр и стабилизировать детонационные характеристики применяемого ВВ. Для обеспечения устойчивой детонации при применении зарядов малого диаметра необходимо исключить зазор между боковой поверхностью заряда и шпуром, особенно при применении грубодисперсных ВВ. При использовании зарядов большего диаметра влияние оболочки на скорость детонации BB несущественно.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: