Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Март » 19 » Зависимость параметров взрывного разложения ВВ от механизма передачи энергетического импульса
22:14
Зависимость параметров взрывного разложения ВВ от механизма передачи энергетического импульса


В нашей прошлой беседе мы достаточно подробно рассмотрели основные отличия послойного горения, турбулентного горения и детонации, теперь подробнее остановимся на влиянии механизма передачи энергии при разложении ВВ на его характеристики.

Как мы уже говорили, в соответствии с законом Гесса, тепловой эффект реакции не зависит от пути реакции и ее скорости, лишь от начальных и конечных продуктов. При этом, если остановится конкретно на энергонасыщенных соединениях, то мы увидим, что эффект БВВ сильно зависит от скорости передачи фронта детонации (или пламени). Особенно это касается воздействия на прочные и очень твердые материалы.

Для примера сравним три наиболее типичных ВВ: дымный порох, двухкомпонентные динаммоны и ТНТ. Первый из них практически не способен к детонации, зато является прекрасным примером состава, для которого характерно горение при различных давлениях. Динаммоны способны как к полной детонации, так и к различным формам горения, ТНТ можно сжечь при атмосферном давлении, но, основное его назначение – полная детонация. Для наглядности сведем параметры взрывного разложения этих соединений в таблицу (табл. 1).

Таблица 1.

Состав

Вид процесса

Тепловой эффект взрыва, ккал/кг

V распр. процесса, км/сек

Фугасность, мл

Бризантность

Тротиловый эквивалент

ТНТ

детонация

1010

6,9

285

19 мм (100%)

1

дымный порох

турб. горение

1000

0,4

240

12%

0,25

детонация

1

270

30%

0,4

динаммон

турб. горение

800 - 1600

0,7 - 1,0

250 - 300

20 - 40%

0,3 – 0,4

детонация

1,5 - 4,0

300 - 450

80 - 100%

0,7 - 1,2

В первом столбце название ВВ, второй столбец указывает на вид передачи энергетического импульса. Последующие столбцы включают различные характеристики разложения для турбулентного горения или детонации. Для данных условий принято, что турбулентное горение реализуется при воспламенении от небольшой навески дымного пороха, заключенной в картонную петарду, основной заряд при этом помещен в сферический чугунный корпус с толстыми стенками (альтернатива – закрытый забой в цилиндрическом шурфе в прочной горной породе). Детонация реализуется при заводке от КД №8 или промежуточного детонатора в 75 гр. ТНТ. Во всех случаях заряд порядка нескольких килограммов для устойчивого распространения процесса.

Значения для ТНТ включают только параметры детонационного процесса, так как послойное горение реализуется крайне сложно и на практике не встречается, а турбулентное горение быстро переходит в детонацию. Величины фугасности выражены в мл, бризантность для ТНТ указана в мм по пробе Гесса, бризантность динаммона и дымного пороха указаны в процентах от величины бризантности для ТНТ, так как, стандартные испытания по пробе Гесса затруднительны для данных составов, тем более, для условий горения. Тротиловый эквивалент указан в условных единицах.

Большой разброс значений для динаммонов является следствие использования различных видов топлива и разной дисперсности измельчения компонентов. Кислородный баланс во всех случаях близок к нулевому. Смещение в сторону отрицательного кислородного баланса увеличивает тепловой эффект разложения, но, повышает вероятность перехода от детонации к горению. При отрицательном кислородном балансе и использовании металлов в качестве топлива реализуется максимальная фугасность динаммонов. Хочется отметить, что в чистом виде ни когда не реализуется полное горение или полная детонация для динаммонов, всегда есть доля детонировавшего состава, доля сгоревшего при высоком давлении и часть догоревшего во вторичном взрыве. От соотношения этих процессов могут меняться в широких пределах бризантность, фугасность и тротиловый эквивалент АС смесей. Некоторую стабильность данным составам придают добавки индивидуальных БВВ.

При анализе таблицы видим, что энергетические эффект всех трех ВВ близки, то есть, равные по массе заряды выделяют примерно одинаковое количество энергии. При этом средняя плотность заряжания для дымного пороха около 1,0 гр./см3 (для детонации принята прессованная шашка с плотностью около 1,8 гр./см3), для ТНТ 1,7 гр./см3, для динаммонов около 1,1 гр./см3.

Видим, что основное отличие в параметрах заключается в различной скорости передачи фронта пламени (детонации). От скорости детонации сильно зависит бризантность, то есть, воздействие на металлы, камень и ж/б изделия. Фугасность, напротив, практически не зависит от скорости детонации, и близка для дымного пороха и ТНТ, фугасность динаммонов значительно выше значений для двух других составов.

В заключение стоит отметить, что дымный порох при сгорании дает свыше 50% по массе твердых продуктов горения, при детонации эта величина немного ниже. ТНТ отличается сравнительно низким значением фугасности при высокой бризантности. А, динаммоны, при невысокой скорости распространения детонации и низкой температуре продуктов взрывного превращения, дают почти 100% газообразных продуктов. Значение фугасности зависит от давления на фронте расширяющегося облака раскаленных газов, что амортизирует влияние большой скорости распространения процесса в твердой фазе ВВ. Бризантность является производной импульса летящих частиц на границе распространения взрывного превращения, что связывает ее значение со скоростью распространения процесса в твердой фазе ВВ.

Категория: Энергонасыщенные соединения | Просмотров: 1399 | Добавил: Chemadm | Теги: переход горения в детонацию, мощность ВВ, взрывное горение, дефлограция | Рейтинг: 4.9/15
Всего комментариев: 9
0
3  
Возможно, иллюстрацией к этой статье может стать вот такой видеоролик -

На ролике показаны последствия взрывчатого горения почти 10 кг пиросмеси KClO4 + Al. Практически полное отсутствие бризантного эффекта, т.е. происходит именно горение, а не детонация.

0
4  
Смесь перхлората калия с алюминием используется для воспламенения термита и как основа для ряда пиротехнических смесей. Это связано, главным образом, с высокой темпераутрой воспламенения алюминия и отсутствием газообразных продуктов (оксид алюминия и хлорид калия - твердые вещества вплоть до 3-4 тыс. градусов). Если добавить в смесь немного угля или керосина, тогда смесь способна к детонации от промежуточного детонатора. При воспламенении, даже в очень прочном корпусе, большинство смесей на минеральных перхлоратах проявляют очень малую склонность к переходу горения в детонацию.
     P.S. Не желательно добавлять в комментарии видеоролики, лучше фото. Для видеороликов больше подходит форум.

0
5  
Полимерная емкость это очень слабый корпус, судя по смятию древесины пня и звуковому эффекту, использовали не чистую бинарную смесь перхлората калия с алюминием, была добавка чего-то вроде уротропина или керосина, возможно, древесного угля. Детонация при этом была затухающая (с переходом в дефлограцию), как по приведенным в статьях сайта причинам, так и по причине отрицательного кислородного баланса смеси.
     Короче, кто-то проверял писанные истины, и при этом изрядно раскошелился, 10 кг такой смеси обошлись в кругленькую сумму. Не исключено, что подпись к видео не соответствует действительности и на практике использовали более дешевую смесь на основе аммиачной селитры (хотя, этому противоречит слабая фугасность смеси, которую можно оценить по движениям веток в процессе). ТНТ эквивалент по бризантности: 1,0-1,5 кг, по фугасности около 3 кг.

0
6  
Да, этот товарищ (или товарищи) регулярно такими "экспериментами" занимается - http://www.youtube.com/watch?v=qysYrRHJAWc  http://www.youtube.com/watch?v=36GdCSIPdRM   http://www.youtube.com/watch?v=U5jt2XxhV58 Судя по всему, команда любителей пиротехники, из Германии.

0
7  
Хороший вопрос: а в чем здесь пиротехника? Они просто развлекаются, вероятно, от избытка свободного времени и денег. Сложно сказать заранее, чего больше это им принесет, вреда или пользы.

0
8  

Цитата
ТНТ эквивалент по бризантности: 1,0-1,5 кг, по фугасности около 3 кг.
То есть, получается что бризантность всей этой бочки примерно как у килограмма ТНТ.  Хотя, там пенек вроде не сильно пострадал, так только, чуть щепки ободрало.. Мне все-же думается, что килограмм ТНТ дал бы бОльшее разрушение

0
9  
Бочка занимала не всю поверхность пенька. Верх разворотило на глубину около 10-15 см, расщепило еще на 10 см. Древесина это достаточно вязкий материал (хотя и мягкий), она сильно сминается, но, в толстом слое (тем более, во влажном виде) не особенно склонна давать глубокие трещины. Как уже было сказано выше, один кг ТНТ оставляет воронку объемом около 50-60 литров в грунте средней плотности (для наглядности можно представить 12 литровую канистру для бензина или 200 литровую стальную бочку).

2
1  
Такой большой разброс значений бризантности и фугасности для динаммонов связан только с рецептурой?

1
2  
Не только, так же влияют влажность, плотность и слеживаемость составов. Кроме того, очень сложно создать условия при которых происходит исключительно детонация или исключительно околозвуковое горение состава. Обычно процент горения находится в пределах 10-70%, а это сильно искажает результаты и делает исследования менее точными.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]