1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Для некоторых инициирующих ВВ детонация возникает почти мгновенно, независимо от условий опыта. Механизм возбуждения взрыва под действием удара уже был нами подробно рассмотрен выше (5 6). Напомним здесь лишь кратко его характерные особенности. Активными центрами взрыва являются так называемые «горячие точки», возникающие при ударе непосредственно в результате локальных разо. гревов. Химическая реакция завершается в этих «точках» за период времени. значительно меньший, чем продолжительность $431 возвзжхвнив двтонхционных пеоцвссов й7З удара, и быстро распространяется в глубь вещества со скоростями, характерными для процессов распространения взрыва.
Таким образом, условия формирования взрыва при ударе существенно отличны от условий формирования взрыва при тепловом импульсе. Все переходные процессы ограничиваются в тонком слое деформируемого при ударе ВВ и завершаются за период времени, не превосходящий, как правило, десятитысячные доли секунды. Дальнейшее распространение взрыва по заряду и его развитие зависят от интенсивности процесса в первичном слое. Если инициирующий импульс этого слоя является достаточно мощным, то обеспечивается последующая передача взрыва по заряду и его детонация; в противном случае процесс ограничится местной вспышкой или произойдет затухание взрыва на начальных участках заряда.
Возбуждение взрыва под действием инициатора было впервые открыто в 1864 г. А. Нобелем, который обнаружил, что взрывчатое превращение нитроглицерина и динамита легко и более полно может быть вызвано прн помощи небольшого капсюля с гремучей ртутью. Последующими исследованиями было установлено существование ряда других ВВ, обладающих лучшей иннциируюшей способностью, чем гремучая ртуть.
К числу последних прежде всего относятся некоторые неорганические азиды и, в частности, азид свинца, в значительной мере вытеснивший в качестве инициатора гремучую ртуть. Для возбуждения детонации бризантных ВВ с пониженной восприимчивостью к детонации в настоящее время обычно применяются детонаторы из более чувствительных и мощных ВВ (тэн, гексогеи, тетрил), детонация которых в свою очередь вызывается при помощи капсюля-детонатора. Несмотря на обширный эксяернментальный материал, накопленный в области исследования действия инициаторов (детонаторов), механизм возбуждения детонации при помощи этого импульса долгое время оставался мало изученным. Существенный сдвиг в этом направлении был достигнут лишь за послевоенные годы и в значительной мере благодаря работам, проведенным в Советском Союзе (Беляев, Харитон, Петровский, Шехтер и др.).
В соответствии с гидродинамической теорией детонации и с результатами экспериментальных исследований механизм этот представляется следующим образом. Пусть детонатор вплотную соприкасается с инициируемым зарядом, как это показано на рис. 76. При детонации инициатора по веществу основного заряда начнет распространяться ударная волна. Для простоты предположим, что физические свойства (плотность и сжимаемость) 18 Физмата взрывв 274 возеьждение и ьлспьостелнение детонлциоиных пьоцессое [гл. чпз обоих зарядов одинаковы. Это означает, что при переходе через границу раздела скорость волны не изменяется. Если начальная скорость инициирующей ударной волны меньше или равна скорости звука в инициируемом заряде, то возможность непосредственного возникновения детонации в заряде по ударному механизму полностью исключается. Иллюстрацией может служить попытка непосредственного возбуждения детонации в заряде тротила плотностью рз = = 1,60 г/смз при помощи детонатора из аммотола 90/10.
Если диаметр последнего взять близким к критическому, то скорость детонации его будет порядка 1600 м/сгк. При этой скорости в тротиле не может Юв, ' быть непосредственно возбуж- --.„.Ф ден взрыв, так как скорость ч звука в нем при плотности рз = 1,60 г/см' (по данным Г. Г. Ремпеля) составляет — сз — †19 м/сгк; при плотности Ю рз = 1,665 г/см' (что соответРвл 76.
Рззввтне взрыва в зв- ствует плотности монокристалла ряде ВВ. симметричного тринитротолуола) с, = 2700 — 2800 м/сгк. Необходимо отметить, что при указанных выше условиях не исключено воспламенение заряда под воздействием горячих продуктов детонации инициатора с переходом горения при благоприятных обстоятельствах в детонацию. Если скорость инициируюшей ударной волны больше скорости звука в исходном заряде, но близка к критической скорости Рвз его детонации, то возможны следующие случаи. 1, Параметры инициируюшей ударной волны при данных условиях недостаточны для возбуждения самоускоряющейся химической реакции в инициируемом заряде.
Вследствие этого ударная волна быстро затухнет, подобно тому, как это наблюдалось бы при ее распространении по инертному веществу. Детонация в заряде не возникнет, а произойдет лишь разброс в значительной степени непрореагировавшего ВВ. Этот случай соответствует отказу и характеризуется на рнс. 76 кривой /. П. При наличии благоприятных условий (достаточная продолжительность действия инициируюшей ударной волны, соответствующие длина, диаметр и пористость заряда, наличие оболочки) возможно воспламенение ВВ с последующим переходом горения в детонацию. Не исключена также возможность непосредственного возбу- ждения детонации по ударному механизму, которая в начале, $431 зоззэждение детонхционных пгоцессов 275 на более или менее значительном участке заряда, будет распространяться с пониженной скоростью.
Взрыв в инициируемом слое ВВ при этом всегда происходит с некоторой задержкой, порядка нескольких микросекунд. Подобные условия инициирования близки к предельным, и на практике часто ведут к затуханию взрыва. Таким образом, мы приходим к заключению, что первым необходимым условием возбуждения детонации является требование, чтобы скорость инициирующей ударной волны превосходила некоторую критическую скорость, зависяшую от свойств ВВ основного заряда и условий опыта. Это требование легко выполняется, если скорость детонации инициатора достаточно велика, что обычно всегда соблюдается на практике.
Второе условие. необходимое для возникновения детонации, заключается в том, чтобы давление во фронте инициирующей ударной волны поддерживалось на необходимом уровне за счет энергии, выделяющейся при химической реакции. Степень использования энергии химической реакции во взрывной волне, как это уже было ранее показано ($41), зависит от соотношения между шириной зоны химической реакции и глубиной эффективной ее части 1,4, т.
е. той части зоны превращения, которая не затронута волной разрежения (см. рис. 71). В открытых зарядах скорость волны разрежения Рр„р является величиной почти постоянной: лет О Орадур 2 1е$ Поэтому, при прочих равных условиях, отношение — целиком определяется скоростью химической реакции; с увеличением скорости реакции уменьшается 1р и соответственно возрастает коэффициент полезного использования энергии химической реакции в волне. В условиях стационарного распространения детонации эффективная глубина зоны реакции зависит от диаметра заряда, и оболочки.
При инициировании взрыва начальная глубина волны в значительной степени определяется геометрическими размерами детонатора — его диаметром и длиной. С увеличением диаметра детонатора соответственно растет площадь контакта с основным зарядом, что приводит к увеличению первоначального очага взрыва; диаметр его равен диаметру самого детонатора. Следовательно, увеличение диаметра последнего равносильно увеличению эффективной глубины зоны реакции в инициированном слое ВВ. Максимальная инициирующая способность детонатора, при прочих равных условиях, достигается, когда его диаметр равен диаметру основного заряда. 18» 276 возведение и гхспгостелнзиив детоихционных пгоцвссов !гл.
чш Увеличение длины детонатора при заданном его диаметре до известного предела также способствует увеличению 1ми так как слой разложившегося ВВ, прилегающего к торцу заряда, будет препятствовать проникновению осевой волны разрежения в глубь очага взрыва. Чем больше этот «защитный слой», тем позже начнется разлет газообразных продуктов реакции из очага взрыва. Однако известно, что в направлении распространения детонации разлетается не вся масса продуктов взрыва, а лишь некоторая, так называемая активная часть ее, которая благодаря боковым волнам разрежения возрастает с увеличением длины заряда лишь до известного предела, достигая для открытых зарядов своего максимального значения при длине заряда, приблизительно равной двум диаметрам заряда. Дальнейшее увеличение длины заряда уже не сказывается на длине активной его части.
Таким образом, при заданном диаметре детонатора эффективная глубина волны должна быть пропорциональна длине активной части детонатора 1„,. Кроме того, пропорционально значению 1 , возрастает продолжительность действия продуктов взрыва детонатора на основной заряд и величина импульса взрыва, что будет препятствовать сильному падению параметров инициирующей ударной волны на начальной стадии ее распространения, когда тепловой эффект химической реакции еще небольшой.
Возникновению детонации в инициируемом заряде при заданной его плотности могут способствовать следующие факторы: 1. Увеличение степени дисперсности кристаллов. Чем меньше величина зерна, тем больше активных центров возникает в единице объема, тем быстрее завершается химическая реакция и соответственно меньше ширина зоны превращения. Данный фактор может привести к существенному повышению восприимчивости к детонации, что и было отчетливо наблюдено в опытах Лейтмана ($9). 2. Погружение детонатора в ВВ инициируемого заряда, что приводит к увеличению очага взрыва и уменьшает возможность проникновения волны разрежения в этот очаг, так как уводит его от поверхности в глубь заряда.
3. Увеличение диаметра заряда и заключение его в оболочку. Это ограничивает распространение боковых волн разрежения в зону реакции и способствует повышению восприимчивости заряда к детонации. Если в первично инициированном слое заряда ВВ вследствие относительно небольшой скорости реакции отношение — мало, то процесс сначала будет распространяться с понигээ женной скоростью. В дальнейшем коэффициент полезного использования энергии может увеличиться вследствие самоуско- й 431 возвхждвнив двтонлциониых пгоцвссов 277 рения реакции. Скорость процесса начнет возрастать до скорости, соответствующей нормальной детонации.
Этот случай„ часто наблюдаемый на практике, иллюстрируется на рис. 76 кривой 2. Если скорость детонации детонатора оптимальной длины значительно превосходит собственную скорость детонации основного заряда с диаметром, равным диаметру последнего, то возбужденный взрыв может на значительном участке (порядка десятков сантиметров) иметь скорость, превышающую собственную скорость детонации основного заряда (рис. 76, кривая 3). Таким образом, необходимо заключить, что возникновению детонации всегда будет предшествовать больший или меньший начальный участок преддетонационного развития процесса. Длина этого участка зависит не только от параметров (размеров, скорости детонации) инициатора, но существенным образом также от тех факторов, которые влияют на восприимчивость инициируемого заряда к детонации (природа ВВ, размеры кристаллов, диаметр заряда, оболочка). При благоприятных условиях и особенно при достаточно мощном начальном импульсе в заряде практически сразу же возбуждается детонация с нормальной скоростью распространения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
