1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 2
Текст из файла (страница 2)
К. Снитко <Теория взрывчатых веществ» (ч. 1, 1934 г. и ч. 11, 1936 г.), а также «Курс теории ВВ» Н. А. Соколова. Более чем за двадцатилетний срок со времени выхода в свет этих трудов учение о взрыве бурно развивалось благодаря работам ряда советских и иностранных ученых. Многие положения, излагаемые в курсах К. К. Снитко и Н.
А. Соколова, к настоящему времени устарели. Ряд важных вопросов, экспериментальная и теоретическая разработка которых получила широкое развитие или завершение лишь за последние годы, естественно, в этих книгах либо не рассматривается вовсе, либо освещен совершенно недостаточно. В настоящее время физика взрыва, широко используя метолы газовой динамики, теоретической и экспериментальной физики, физической химии и т. п., оказалась способной анали- пгедисловне тически описать ряд сложных явлений, которые ранее получали в лучшем случае лишь качественную трактовку. Это привело к тому, что она превратилась в достаточно стройную и строгую науку, охватывающую обширный круг весьма важных и сложных теоретических и прикладных вопросов.
В связи с этим появилась необходимость в критическом обобщении многочисленных, порой разрозненных и противоречивых исследований по физике взрыва. Содержание и расположение материала в данной книге в основном соответствует современному представлению о физике взрыва. Поскольку книга должна не только фиксировать современный уровень, достигнутый по ряду вопросов, но и дать перспективу их дальнейшего развития, авторы сочли необходимым хотя бы вкратце осветить в порядке постановки или предварительного исследования некоторые проблемы, которые, по их мнению, могут приобрести актуальное значение в современной науке и технике. Можно полагать, что в таком виде настоящий труд окажется полезным не только для научных работников, но и студентов-физиков и механиков, специализирующихся в этой интересной области науки.
Авторы, подробно рассматривая физические явления, происходящие при взрыве, совершенно не касаются вопросов атомного взрыва, считая, что его специфические особенности должны быть подробно описаны в специальной монографии. Однако некоторые закономерности распространения ударных волн в различных средах могут быть использованы и при анализе действия атомного взрыва. Большое внимание в книге уделяется прикладным вопросам газовой динамики неустановившихся течений, без которых невозможно изучение вопросов физики взрыва. Предлагаемая вниманию читателей книга является первым опытом по созданию современной монографии по физике взрыва и, безусловно, не свободна от ряда недостатков, за указание которых авторы будут благодарны читателям. Главы 1, П, 1Ч, Ч, Ч1, ЧП, ЧП1, Х написаны Ф. А.
Баумом; главы ХШ и Х1Ч написаны К. П. Станюковичем; главы 1П, 1Х и ХЧ написаны Б. И. Шехтером. Главы Х1 и ХП написаны совместно Баумом и Станюковичем, $46 написан Шехтером, а5 86 написан Станюковичем и Баумом, $98 и $ 87 — Баумом и Шехтером и дополнение написано Станюковичем. Авторы выражают свою признательность М. А. Садовскому, А. С. Компанейцу и Г. И. Покровскому за ценные указания, сделанные при просмотре рукописи. ГЛАВА ! ОБщля хлрАктвристикл взрывчйтых ввщвств 5 !. Явление взрыва Взрыв, в широком смысле этого слова, представляет собой процесс весьма быстрого физического или химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.
Работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров, независимо от того, сушествовали ли они до или образовались во время взрыва. Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, окружаюшей место взрыва. Это служит непосредственной причиной разрушительного действия взрыва.
Взрывы могут быть вызваны различными физическими или химическими явлениями. Можно привести следуюшие примеры взрывов, обусловленных физическими причинами: !. «Взрыв» парового котла или бомбы со сжатым газом. В первом случае явление вызвано быстрым переходом перегретой воды в парообразное состояние, во втором случае — повышенным давлением газа в бомбе. В обоих случаях взрыв возникает вследствие преодоления сопротивления стенок резервуара, а его разрушительный эффект зависит от давления, под которым пары или газы находились в резервуаре. 2.
Взрывы, возникающие при мощных искровых разрядах, например молниях, или при пропускании электрического тока высокого напряжения через тонкие метталические нити. При мошных разрядах разность потенциалов выравнивается за промежутки времени порядка (О ' — !О т тек, благодаря чему в зоне разряда достигается колоссальная плотность энергии и чрезвычайно высокие температуры (порядка десятков тысяч градусов), что в свою очередь приводит к сильному подъему давления воздуха в месте разряда и распространению интенсивного возмущения в окружаюшей среде.
)0 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ (гл. Ф Взрывы проволочек под действием электрической энергии обусловлены внезапным переходом металла в парообразное состояние; температура при этом достигает величины порядка 20 000'. Взрывы, основанные на подобных физических явлениях, находят весьма ограниченное применение и являются главным образом предметом специальных научных исследований. В дальнейшем мы будем рассматривать лишь взрывы, вызванные процессами химического превращения взрывчатых веществ (ВВ).
Взрывчатые вещества представляют собой относительно неустойчивые в термодинамическом смысле системы, способные под влиянием внешних воздействий к весьма быстрым экзотермическим превращениям, сопровождающимся образованием сильно нагретых газов или паров. Газообразные продукты взрыва благодаря исключительно большой скорости химической реакции практически занимают в первый момент объем самого ВВ и, как правило, находятся в сильно сжатом состоянии, вследствие чего в месте взрыва резко повышается давление. Из изложенного следует, что способность химических систем к взрывчатым превращениям определяется следующими тремя факторами: экзотермичностью процесса, большой скоростью его распространения и наличием газообразных (парообразных) продуктов реакции.
Эти свойства могут быть у различных ВВ выражены в различной степени, однако только их совокупность придает явлению характер взрыва. Рассмотрим значение каждого из этих факторов. Экзотермичность реакции. Выделение тепла является первым необходимым условием, без которого возникновение взрывного процесса вообще невозможно. Если бы реакция не сопровождалась выделением теплоты, то самопроизвольное развитие ее, а следовательно, и самораспространение взрыва было бы исключено. Очевидно, что вещества, требующие для своего распада постоянного притока энергии извне, не могут обладать взрывчатыми свойствами.
За счет тепловой энергии реакции происходит разогрев газообразных продуктов до температуры в несколько тысяч градусов и последующее их расширение. Чем больше теплота реакции и скорость ее распространения, тем больше разрушительное действие взрыва. Теплота реакции является критерием работоспособности ВВ и важнейшей их характеристикой. Для современных ВВ, нашедших наиболее широкое применение в технике, теплота взрывчатого превращения колеблется в пределах от 900 до Г800 ккал/кг. % 11 ЯВЛВНИВ ВЗРЫВЛ Большая скорость процесса.
Наиболее характерным признаком взрыва, резко отличающим его от обычных химических реакций, является большая скорость процесса. Переход к конечным продуктам взрыва происходит за стотысячные или даже миллионные доли секунды. Большая скорость выделения энергии определяет преимущества взрывчатых веществ по сравнению с обычными горючими. В то же время по общему запасу энергии, отнесенной к равным весовым количествам, даже наиболее богатые энергией ВВ не превосходят обычные горючие системы, однако при взрыве достигается несравненно более высокая объемная концентрация или плотность энергии.
Это можно, например„ видеть из данных, приведенных в табл. 1. Таблица 1 Теплоты взрыва и калорийность некоторых ВВ и горючих смесеа теолога варнав или тевлотвориае сиособ. вость отвесеиие и! ке ВВ или гоРючей снеси, кка. ° ВВ или горючее Пироксилин (13,3ть Х) .. Нитроглицерии Смесь беизола с кислородом Смесь углерода с кислородом Смесь водорода с кислородом 1040 1485 2330 2130 3230 Горение обычных горючих веществ протекает сравнительно медленно, что приводит к значительному расширению продуктов реакции в ходе процесса и существенному рассеиванию выделяемой энергии путем теплопроводности и излучения. По этим причинам в данном случае достигается лишь относительно низкая объемная плотность энергии в продуктах горения.
Взрывные процессы, наоборот, протекают столь быстро, что можно считать, что вся энергия практически успевает выделиться в объеме, занятом самим ВВ, что приводит к таким высоким концентрациям энергии, которые не достижимы в условиях обычного протекания химических реа«ций. Особенно большие плотности энергии достигаются при взрыве конденсированных (твердых или жидких) ВВ, которые собственно только и находят применение в технике. Объясняется это тем, что эти ВВ обладают по сравнению с горючими газообразными смесями значительно меньшим удельным объемом (см. табл.
2). 12 овшля хАРАктеРистикА ВВРыВчАтых веществ (гл. а таблица 2 Объемная плотность энергии некоторых ВВ н горючих смесей Оьъеигле плотность енергии, отнесенное н!л ВВ или горючеа снеси, ккол1л Нетление ВВ нлн горючеа смеси 1350 2380 4,1 4,4 1,7 Пироксилин (13,3% 1Ч) Нитроглицерин . Смесь углерода с кислородом Смесь паров бенаола с кислородом Смесь водорода с кислородом Цифры, приведенные для горючих (углерод, бензол), рассчитаны в предположении, что сгорание этих веществ полностью завершается в начальном объеме, занятом соответствующей смесью.
Из приведенных данных видно, что объемная плотность энергии, достигаемая при взрыве стандартных ВВ, превосходит объемную плотность для обычных горючих в сотни и тысячи раз. Этим и обусловлена большая мощность взрыва и способность к разрушительному действию. Следует, однако, признать несостоятельным способ оценки мощности взрыва, принятый рядом авторов для наглядного показа значения скорости процесса в условиях взрыва. Для количественной оценки мощности взрыва при этом используется соотношение В ~И ~О7Р (1,1) где  — мощность взрыва, М вЂ” вес заряда ВВ, т — время (в сек) распространения взрыва по заряду ВВ, Я вЂ” теплота взрыва в ккал/кг, / — механический эквивалент теплоты, Р— линейная скорость распространения взрыва, 1 — длина заряда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
