1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 47
Текст из файла (страница 47)
С этим фактом приходится 262 [гл, чп теоеия детонацноиноя волны главным образом считаться в условиях применения конденсированных ВВ, при детонации которых возникают очень высокие давления. При разрыве оболочки происходит разлет продуктов детонации с боковой поверхности, а возникающие на этой поверхносги волны разрежения будут проникать в зону химического превращения, что при некоторых условиях может привести к сушественному понижению давления на фронте детонационной волны. Величина этого эффекта будет зависеть от соотношения ширины зоны реакции и диаметра заряда (трубы).
Пусть ег — время протекания химической реакции, чав время прохождения волной разрежения расстояния, равного ага/2 (до центральной зоны заряда), тогда сГа е,=~ и е,= —, (41,1) гГеаааееее Рас 71. Детояацкя открытого цилиндре ческого заряда. я, А — диаметр заряда, с— с ая скорости звука в продукння проникнет в область ко- в область, лежащую позади з давление на фронте детона- ления, характеризуемого на к ми словами, начнется интенс ыва раньше, чем химическая реакция успеет полностью Еееке,ацеаеаая гвдч аееФеаееи завершиться. Вследствие этого не дгяаФаее Лае лсгетаяг всЯ энеРгиЯ Реакции бУ- де дет использована в вол- не, и детонация пойдет с егеага р~зяеее пониженной скоростью.
г ы а"4'"а" Общий характер расположения фронта волны разрежения применительно к этому случаю показан на рис. 71. Скорость детонации при этом будет зависеть от соотноше- Гае ния — = Ф, где 1,е — эффективная часть зоны химической реакции. Величина Р, соответствующая точке М, является, таким образом, максимальной скоростью распространения, при которон может быть достигнута устойчивая детонация. Манимальный или предельный диаметр заряда дар, при котором еще сохраняется эта скорость, можно определить для неограниченного а 411 певдвльныв ксиовия устойчивости детонации 263 ~~вар оболочкой заряда ВВ из условия т~ — — т, илн — = —,а, откуда О= 2с' С(яр (41,2) В поскольку с- — (см. $42).
Предельный диаметр, таким образом, приблизительно равен ширине зоны превращения во фронте детонационной волны. К тому же выводу пришел Кук с соавторами, исходя из результатов проведенных ими экспериментов о влиянии размеров частиц ВВ при различных диаметрах зарядов на радиус кривизны фронта детонационной волны и скорость детонации. Отсюда, если из эксперимента известна величина сг,р, то непосредственно представляется возможным судить и о скорости протекания реакции в зоне превращения. Общий характер картины, соответствующей этому предельному случаю, показан на рис. 72. дслтслм, ле злламяулам саимлг,авемелм Рнс.
72. детонацня цилиндрического заряда, диа- метр которого равен предельному. Заштрихованная область на этом рисунке представляет собой зону, в которую за время протекания химической реакции волна разрежения еще не успела проникнуть. Центральная зона детонационной волны, в которую волна разрежения еще ие проникла, будет передвигаться поэтому со скоростью Р, в то время как остальные элементы волны, расположенные ближе к боковой поверхности заряда и частично уже охваченные волной разрежения, должны перемещаться с соответственно меньшей скоростью.
В результате этого явления произойдет искривление профиля фронта детонационной волны и он примет выпуклую форму, как показано пунктиром на рис. 72. Радиус ттйр кривизны фронта при этом можно для зарядов с диаметрами в диапазоне Нар и с(,р приближенно принять равным эффективной длине ((,а) зоны химической реакции.
Скорость отдельных точек фронта при этом определяется синусом угла между ка- сательной к соот ветствующей точке фронта и осью заряда. 2б4 (гл, чп теория двтонлционной волны Однако поскольку процесс остается стационарным, то весь фронт волны в целом должен распространяться, не деформируясь, с постоянной скоростью. Результаты эксперимента подтверждают высказанное положение. Путем фотографирования взрыва на барабанной развертке Беляевым действительно было установлено, что скорость распространения процесса в центральной зоне заряда заметно выше, чем в периферийных слоях.
Обстоятельное исследование по установлению кривизны фронта детонационной волны для разных ВВ в зависимости от различных факторов провел Кук. Он показал, что фронт волны является сферическим и для исследованных им ВВ (кроме ИНаМОа) выполняется условие 0,5 < — '* < 3,5 (Й „— мааар ксимальный радиус кривизны фронта г(„р — диаметр заряда). Прн уменьшении диаметра заряда ниже величины Нар скорость детонации будет падать, пока при некотором критическом диаметре пар она не достигнет определенного минимального значения Р„. Это значение является пределом устойчивой детонации и служит границей, при которой ударная волна, осуществляющая сжатие исходного вещества, еще оказывается в состоянии возбуждать в нем самопроизвольно развиваюшуюся химическую реакцию, способную поддержать стационарный режим на фронте детонационной волны.
Если во взрывчатом веществе по тем или иным причинам скорость, а следовательно, и давление ударной волны оказались ниже критического предела, то взрывная волна неизбежно затухнет. Каждое ВВ характеризуется своими вполне определенными значениями критических параметров ударной волны. Чем больше скорость н, следовательно, меньше зона химической реакции, тем должны быть меньше предельный и критический диаметры заряда. В том же направлении должна влиять н оболочка, в присутствии которой ограничивается или полностью устраняется боковой разлет продуктов детонации. Критерий устойчивости детонации в виде условия т~ ( тр, имеющий весьма важное теоретическое и прикладное значение, впервые был сформулирован Ю.
Б. Харитоном. В отличие от изложенной точки зрения, Ю. Б. Харитон полагал, что при т1 )тр стационарный режим детонации невозможен и что условие т~ =т, определяет предел устойчивой детонации, соответствующей критической скорости детонации, Экспериментально найденные и вытекающие из зависимости (41,2) значения бар близки друг к другу, что служит подтверждением точки зрения авторов. Значения ар соответствуют экспериментальным значениям Нар для ряда ВВ. 5 411 пгздвльиыв головня эстойчивости двтоилции 265 Если исходить иэ положения, что скорость детонации зависит от соотношения — =р и достигает максимума при в= 1, рлр то может быть установлена приближенная зависимость между скоростью детонации и диаметром заряда в интервале ~у„, ( Ы ( А,р для зарядов постоянной плотности из частиц равного размера.
Полагая, что энергия Я . используемая во фронте волны, пропорциональна 1,4 и при 1,а = 1р р Я = ()р, где Яр — полная энергия, выделяемая в процессе реакции, можно написать 0ю 1еф — — Учитывая, что Рз = Я н 1,4=г(.,р, придем к зависн- Ь 1э' мости (41,3) Оир т гв др где о' — диаметр заряда и О,р — предельная скорость детонации.
Ширина зоны реакции прн уменьшении диаметра заряда растет, что объясняется ростом потерь энергии и соответствующим уменьшением температуры в зоне реакции. 1р можно оценить из кинетических соотношений. Действительно, 1 =тР и и 1 лт — где скорость химической реакции о е ~.Из этих соотношений следует ~ т. = — са (41,4) ~р лр 0пр где 1 — ширина зоны химической реакции при Н=И, Т температура, соответствующая энергии Я, и Т соответ- ствует Я,. Из соотношений (41,3) и (41,4) следует, что л ~г„ (41,5) П, Для вычисления 0 в функции и' необходимо знать Т (Ы ), что представляет значительные трудности. Однако, используя (41,5) н зная из эксперимента 0 (и' ), можно решить обратную задачу, т.
е. найти зависимость Т (Ф ) и, в частности, устано- вить для разных ВВ критическую температуру, соответствую- щую предельным условиям устойчивого распространения дето- нации. В зависимости (41,5) под Т „ и Т следует понимать средние температуры в зоне химической реакции. 266 [гл. яп теовня детонлцнонноя волны Теория детонации зарядов, диаметры которых меньше А„р, подробно рассмотрены в работах Джонса и Эйринга. Обе теории, несмотря на различия в подходе к решению задачи, приводят к практически одинаковым результатам н отношении вагах висимости — =~~ — ), где а — ширина зоны химической реакв ~и)' ции и 0 †диаме заряда. Теория Джонса, получившая название «теории сопла», исходит из положения, что в подвижной системе координат заряд можно представить как вещество, истекающее из сопла. Эта теория сводится к установлению гидродинамических соотношений для расширяющихся продуктов детонации (задача Прандтль — Майера).
Эйринг, в отличие от Джонса, считавшего фронт волны плоским, исходит из предположения, что в результате бокового разлета продуктов детонации происходит искривление фронта детонацнонной волны. В теории устанавливается влияние кривизны фронта детонационной волны на ее скорость. Как Джонс, так и Эйринг разработали свои теории для случая заряда без оболочки и в оболочке. Предполагается, что для зарядов с относительно тонкой оболочкой движение последней может начаться раньше, чем закончится реакция н действие оболочки будет определяться ее инерцией. Для зарядов же с очень тяжелой оболочкой расширение последней обусловливается ударной волной.
В этом случае боковой разлет продуктов детонации будет главным образом определяться сжимаемостью материала оболочки. Результаты обоих теорий в ряде случаев находятся в хорошем согласии с данными эксперимента. Основным недостатком этих теорий является допущение о постоянстве ширины зоны химической реакции при Ы„р ( дяр. Харитон, исходя из установленного им критерия устойчивой детонации, сделал заключение, что всякая система, способная к экзотермнческому превращению, является детонационноспо"обной, независимо от скоросв и протекания химической реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
