Возбуждение и распространение детонации в конденсированном ВВ

Механизм возбуждения детонации ударной волной заключается в следующем. При проникновении ударной волны в заряде ВВ создается зона сжатия, в которой возникает экзотермическая реакция. Для неоднородных ВВ наиболее высокая скорость разложения вещества имеет место в локальных “горячих” точках.

Причинами их возникновения могут быть:

трение между кристаллами ВВ или твердыми частицами;

- вязкостный разогрев в результате быстрого течения вещества;

- трение на поверхности сдвига, под действием касательных напряжений;

- взаимодействие косых ударных волн, возникших из-за неоднородности системы;

- адиабатическое сжатие газовых включений образовавшиеся в горячих точках очага разложения укрупняются и объединяются.

Выделяющаеся в них энергия посредством волн сжатия идет на усиление фронта ударной волны.

Инициирование однородных ВВ затруднено и может происходить либо преимущественно в результате гомогенного разогрева вещества, либо механически. Химическое превращение может быть обусловлено непосредственно деформацией ВВ во фронте ударной волны за счет быстрой резонансной диссоциации молекул. Такое превращение характерно для деформации в монокристаллах при высоких скоростях 3-5 км/с. механическое инициирование реакции, с выделением тепла, создает условия и для термического распада ВВ. поэтому механизм всегда смешанный. При детонации мощных ВВ в результате резонансной диссоциации в области химпика образуется зона холодной плазмы – (заряженные частицы), которые энергично вступают во взаимодействие.

Возбуждение детонации возможно только при одновременном выполнении двух условий:

1. Давление в инициирующей волне должно быть больше некоторого критического значения Р_кр.

2. Диаметр заряда ВВ должен быть больше критического значения d_кр..

Зависимость скорости детонации от различных факторов.

Химическое строение и химический состав ВВ.

Состав и строение ВВ влияют на теплоту взрыва через кислородный баланс, теплоту образования ВВ и состав газообразных продуктов. Максимальная теплота взрыва наблюдается у взрывчатых веществ с кислородным балансом близким к нулю. Чем больше теплота взрыва, объем газообразных продуктов, и легче средний молекулярный вес продуктов взрыва, тем выше скорость детонации ВВ.

Плотность.

Повышение плотности ВВ приводит к увеличению давления, концентрации продуктов детонации, плотности энерговыделения и

соответственно повышению скорости детонации.

Для мощных индивидуальных ВВ зависимость похожа на степенную D = В·ρ вплоть до плотности монокристалла. Для узкого диапазона плотности (рабочего диапазона) широко используют линейную функцию:

D₂ = D₁+М·(ρ₂ - ρ₁)

D₁ – скорость детонации при плотности ρ₁

М – угловой коэффициент, индивидуален для каждого ВВ

(для ТЭНа М = 3,95 ).

Для смесевых ВВ, изготовленных из невзрывчатых и маломощных веществ, с увеличением плотности заряда скорость детонации растет до определенного предела, а затем резко падает до полного прекращения детонации. Перепрессовка уменьшает вероятность образования локальных точек разогрева и ухудшает условия перемешивания компонентов.

Температура и давление.

Влияние начальной температуры и давления на скорость детонации сказывается только при критических условиях. Нормальная детонация от них практически не зависит.

Примеси.

Инертные примеси в целом снижают скорость детонации. Однако небольшие количества добавок, приводящих к увеличению плотности, могут немного повышать скорость детонации. Примеси горючих металлов, повышающих тепловой эффект, или примеси улучшающие кислородный баланс увеличивают Q взрыва и скорость детонации.

Диаметр.

При диаметре заряда менее критического d<d_кр детонация не распространяется. При увеличении диаметра выше критического скорость детонации возрастает, приближаясь к предельному значению. Увеличение диаметра до бесконечности приводит к незначительному увеличению до идеальной детонации. Величины d_кр. и d_пред. не постоянны. Наличие оболочки уменьшает их значение, сдвигает кривую влево. Чем прочнее и массивнее оболочка (меньше сжимаемость) – тем сильнее её действие. Но даже в неразрывающейся оболочке существуют критический и предельный диаметры. Мелкокристаллические или высокодисперсные порошки ВВ имеют меньшие d_кр. и d_пр..

Лекция № 13.