Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Август » 5 » Некоторые свойства ВВ
11:54
Некоторые свойства ВВ

Все свойства энергонасыщенных соединений характеризуют: энергетические характеристики (то есть работоспособность), безопасность в обращении и наиболее оптимальную область применения.

Одной из важнейших характеристик материала является его теплота разложения, как взрывного, так и горения. При этом, теплота взрывного разложения отличается от теплового эффекта сгорания не по абсолютной величине (иначе, это противоречило бы закону Гесса), а по форме выделения энергии. В виде упругой воздушной ударной волны, кинетической энергии летящих частиц на фронте ударной волны или другие характеристики. В общем случае, теплота взрывного превращения не зависит от пути превращения, а только от начальных и конечных продуктов разложения. Тепловой эффект разложения энергонасыщенного соединения измеряется в кДж/кг или МДж/кг (обычно 2-6 МДж/кг для бездымных порохов и индивидуальных ВВ).

Эта величина рассчитывается по термохимическому уравнению реакции и уточняется при испытании в калориметрическом приборе.

Калориметрический прибор состоит из теплоизолирующей оболочки, имеющей двойные стенки с прослойкой из пенопласта или стекловаты. Внутри оболочки размещена термостатирующая ячейка с жидким теплоносителем и мешалкой. В ячейке находится, так называемая, "калориметрическая бомба”, представляющая собой толстостенный металлический сосуд. В калориметрической бомбе и термостатирующей ячейке помещены электрические термометры (в "бомбе” термометр имеет защитную оболочку).

После помещения навески ВВ (для упрощения, мы примем аббревиатуру ВВ в качестве условного синонима энергонасыщенных соединений, хотя это отнюдь не одно и то же) в калориметрическую бомбу, крышку плотно закрывают. Если это необходимо (чаще всего, да), то заполняют бомбу азотом, для предотвращения реакций продуктов сгорания ВВ с кислородом воздуха (это изменит показания опыта, так как большинство ВВ имеют отрицательный кислородный баланс). Затем термостатируют прибор (доводят до постоянной температуры) по показаниям термометра в калориметрической ячейке. После отключения нагревательного элемента калориметрической ячейки, температура в приборе будет практически постоянной длительное время (за счет теплоизолирующей оболочки).

Производят воспламенение ВВ при помощи спиральки накаливания (если это необходимо, то на спиральку помещают строго известную навеску пироксилиновой ваты в качестве дополнительного воспламенителя). Показания термометров записываются приборами. Компьютерная программа (ранее это делали по измерению площади на бумажной диаграммной ленте) рассчитывает тепловой эффект реакции по изменению температуры калориметрической ячейки.

Так как, теплоемкость калориметра известна из предварительной калибровки прибора, то, изменение температуры ячейки пропорционально количеству теплоты, выделившейся в реакции. Программа автоматически учитывает тепловой эффект спирали накаливания и пироксилинового воспламенителя.

Для дополнительной характеристики ВВ используют измерения давления газообразных продуктов в "манометрической бомбе”, от предыдущего прибора этот отличается наличием тензометрического датчика давления вместо термометра. Ранее использовали крешерные столбики – небольшие металлические конусы, по степени деформации которого (сжатие),  определяли величину максимального давления в бомбе. Тензометрический датчик работает на основе эффекта изменения электропроводности металла под действием сжатия. Показания тензометрического датчика обрабатывает компьютер. Программа рассчитывает максимальное давление в бомбе, скорость горения в данных условиях, температуру и объем газообразных продуктов (для этого, манометрическая бомба может дополнительно снабжаться термометром).

Другой важный параметр ВВ, особенно метательных – изменение скорости горения состава при переменном давлении. Для этого используют манометрическую камеру с клапанной системой для поддержания постоянного давления. В камеру помещают образец ВВ, как правило, цилиндрической формы, с просверленными в нем на некотором расстоянии тонкими каналами. Поверхность шашки бронируется (закрывается трудногорящим составом) для обеспечения только торцевого горения (рисунок 1).

измерение скорости детонации

Рисунок 1.

На рисунке 1, голубым цветом показана шашка ВВ, зеленым – электропроводка, красным – бронировка шашки, желтым – воспламенитель. Справа от ЭМВ показан ключ (рубильник, выключатель) на пульте управления.

После подачи сигнала "пуск” на ЭВМ, происходит воспламенение электровоспламенителя, пламя от которого запускает горение шашки. В этот же момент, начинается отсчет времени, ЭВМ фиксирует перегорание проволочек в каналах шашки в моменты, когда к ним подходит фронт горения. Зная расстояние между каналами проволочек (L1, L2, L3 и т.д.), ЭВМ вычисляет и строит кривую скорости горения шашки, в мм/сек.

Для исключения влияния процессов окисления продуктов горения шашки кислородом воздуха, в камеру закачивают азот, им же создают необходимое давления в камере. Обычно, давление принимают в 20, 50, 70, 100, 150 атм., плюс то давление при котором требуется работать ВВ (но, в пределах 200 атм., так что, при рабочем давлении измерения проводят только для ракетных топлив, пороха работают при давлении 800-2000 атм.). По кривой давления вычисляются с достаточной точностью коэффициенты скорости горения данного состава для определенного интервала давлений и начальных температур. Начальная температура шашки определяется по показаниям термометра в манометрической камере.

Установка для измерения скорости детонации ВВ аналогична по устройству установке на рисунке 1, но, длинна шашки в 5-10 раз больше, а вместо воспламенителя установлен электродетонатор.

Существует и более простой лабораторный метод определения скорости детонации. На рисунке 2 изображена установка для определения скорости детонации ВВ в лабораторных условиях.

измерение скорости детонации подручными средствами

Рисунок 2.

На рисунке 2, желтым цветом обозначена шашка ВВ, синим цветом – детонационный шнур, кратным – электродетонатор, серым цветом – металлическая пластина с рисками, как на линейке. Расстояние L1 может быть произвольным, но, оно должно обеспечивать равномерное распределение фронта детонации по площади сечения шашки. Детонатор помещается ровно по центру шашки. Расстояния L1 и L2 точно известны, длина обоих концов детонационного шнура тоже точно известна. Зная скорость детонации ВВ в детонационном шнуре, можно вычислить, на сколько (во сколько раз) отличается скорость детонации исследуемого ВВ от эталонной (детонационный шнур). В детонационные шнуры обычно помещают ТЭН (англоязычные страны) или пластифицированный гексоген (страны СНГ), скорость распространения детонации в таких шнурах находится в пределах 8-9 км/сек (для каждой марки шнура известна точно). Скорость детонации большинства ВВ лежит в пределах 1,5-7 км/сек., что позволяет проводить измерения этим методом.

Суть метода состоит в определении по шкале, в каком месте произошла встреча детонации в двух шнурах. Тот шнур, в котором продвигается фронт детонации, оставляет на пластинке след в виде эрозионной вмятины. Второй шнур, идущий параллельно ему на некотором расстоянии (на рисунке они условно показаны вплотную), разрушается ударной волной и не оставляет следа. Когда встречаются два следа встречно идущих шнуров, там и есть место встречи. По соотношению расстояния от мест входа шнуров в шашку ВВ, определяется отношение скорости детонации исследуемого ВВ к скорости детонации шнура.

Данный метод не так точен, как предыдущий, но он намного дешевле и доступнее в исполнении. Существует множество вариантов конструктивного оформления этого метода.

Для оценки воздействия газовой (воздушной) ударной волны на окружающие объекты, производят измерение фугасного действия ВВ. Это производится в установке Трауцля, рисунок 3.

бомба Трауцля

Рисунок 3.

Установка Трауцля ("бомба Трауцля”), представляет собой массивный свинцовый цилиндр с осевым каналом, размеры показаны в миллиметрах. Для измерения фугасности, в канал помещают заряд ВВ объемом 10 см3, и производят подрыв, канал при этом открыт. По изменению объема канала определяют его расширение. Начальный объем известен по геометрическим размерам, конечный определяют по объему входящей в него воды (или другой инертной жидкости, достаточно хорошо смачивающей свинец).

Значение фугасности записывается в миллилитрах. Чем больший объем газообразных продуктов образуется из одного грамма ВВ, чем больше плотность ВВ, скорость его детонации (полнота детонации в данных условиях), больше температура взрыва (тепловой эффект разложения), тем выше будет значение фугасности.

Полнота детонации, это условная процентная оценка полноты взрывного превращения ВВ в данных условиях. При неполной детонации происходит частичное разбрасывание, испарение, эндотермическое разложение ВВ. В том числе, участвующего в эффекте вторичного взрыва.

Для характеристики восприимчивости ВВ к детонации и оценки полноты детонации в различных условиях, проводят измерения критического диаметра детонации. Критический диаметр детонации – минимальный диаметр шашки ВВ, в которой еще возможно формирование устойчивого фронта распространения детонации. Иными словами, это минимальный слой ВВ, которым необходимо покрыть детонатор (или промежуточный детонатор) для инициирования устойчивой детонации данного ВВ. При слое ВВ, меньшем чем критический диаметр, происходит разброс, разложение или простое сгорание ВВ без образования в его массе фронта распространения детонации.

Для изучения критического диаметра детонации, формуют (вырезают или прессуют) конус из ВВ, диаметр основания конуса принимается заведомо больше предполагаемого критического диаметра. Помещают конус ребром на металлическую пластину, отметив места касания пластины вершиной и основанием конуса, закрепляют на основании конуса детонатор и производят подрыв. По следу от детонации на пластине, определяют до какой длинны шашки протекала передача детонации. По положению места обрыва следа относительно вершины конуса, определяют диаметр конуса в этом месте (размеры конуса известны). Критический диаметр детонации для различных ВВ при различной плотности прессования может изменятся в широких пределах, от долей миллиметров (для ИВВ) до полуметра (для водонаполненных, крупнозерненых композиций на аммиачной селитре). Критический диаметр детонации является также, величиной для косвенной оценки восприимчивости ВВ к детонации.

Остальные характеристики энергонасыщенных составов рассмотрим в другой раз.

Категория: Энергонасыщенные соединения | Просмотров: 2281 | Добавил: Chemadm | Теги: свойства ВВ, исследования взрывчатых веществ, взрывные работы | Рейтинг: 4.8/33
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]