Требования, предъявляемые к ВВ

Условия взрыва

Процесс, взрыва основан на трех основных факторах: большая скорость превращения, экзотермичность и образование газообразных продуктов.

­­–– большая скорость превращения.

Большая скорость процесса взрыва определяет большую мощность взрывчатых веществ, являющейся наиболее ценным свойством их как источника энергии.

Скорость для различных взрывчатых веществ измеряется от долей метра до тысячи метров в секунду.(скорость горения пороха в каморе орудия около30 м/сек, скорость детонации тэна 8400 м/сек).

– экзотермичность процесса (выделения теплоты при проведении химической реакции).

Для превращения вещества требуется постоянный приток тепла извне, то такое вещество не будет обладать взрывчатыми свойствами даже при наличии двух факторов (большая скорость и образование газообразных продуктов).

- наличие газообразных продуктов.

Образование газообразных продуктов является необходимым условием для придания процессу взрыва. Нагретые газообразные продукты превращают тепловую энергию в механическую работу.

Требования, предъявляемые к ВВ

Основными требованиями, определяющими пригодность ВВ к практическому применению, являются следующие:

1)достаточное содержание энергии и мощность, обеспечивающие надлежащее метательное или разрушительное действие;

2)определенные пределы чувствительности к внешним воздействиям, обеспечивающие, с одной стороны, безопасность при служебном превращении и, с другой стороны, легкость возбуждения взрыва;

3)достаточная стойкость, т.е. способность в течение продолжительного времени сохранять неизменными свои физико-химические свойства и, следовательно, взрывчатые характеристики;

4)доступность исходных материалов, легкость и безопасность заводского производства и, как следствие этого, достаточная экономичность;

Перечисленные требования особенно резко ограничивают круг ВВ, используемых в военном деле.

5. Факторы, влияющие на чувствительность ВВ

Чувствительность ВВ – это большая или меньшая способность их к взрывчатым превращениям под влиянием внешних импульсов (удара, накала, трения, от воздействия другого ВВ).

Наиболее существенное влияние на чувствительность ВВ оказывают следующие факторы:

- физическое состояние; - температура; -плотность; - кристаллическая форма и величина кристаллов; -примеси.

ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ. Как правило, ВВ в жидком состоянии более чувствительны, например, жидкий нитроглицерин более чувствителен, чем твердый (замерзший). Литые ВВ (нитропоизводные ароматического ряда) менее восприимчивы к детонации, чем прессованные, но более чувствительны к удару.

ТЕМПЕРАТУРА. С повышением температуры чувствительность ВВ к внешним воздействиям увеличивается.

Нитроглицерин при температуре, близкой к температуре вспышки (182^о С), взрывается от незначительного толчка.

ПЛОТНОСТЬ. С увеличением плотности чувствительность ВВ обычно уменьшается. Особенно резко падает восприимчивость к детонации у ВВ типа аммонитов.

ФОРМА И ВЕЛИЧИНА КРИСТАЛЛОВ. Если ВВ может быть получено в различных кристаллических системах, то кристаллы с меньшей энергией кристаллической решетки будут более чувствительны к внешним воздействиям. На чувствительность к удару величина кристаллов значительного влияния не оказывает.

ПРИМЕСИ. В зависимости от свойств, примеси могут увеличивать или уменьшать чувствительность ВВ. В основном примеси, твердость которых больше твердости ВВ, повышают чувствительность ВВ, примеси, имеющие меньшую твердость, уменьшают чувствительность ВВ.

К числу примесей, повышающих чувствительность, называемых сенсибилизаторами, относятся металлические опилки, толченое стекло, песок и т. п.

Примеси, понижающие чувствительность ВВ, называемые флегматизаторами, представляют собой легкоплавкие вещества или маслообразные жидкости. К ним относятся: вода, масла, вазелин, парафин, церезин т.п. Снижение чувствительности ВВ при введении флегматизаторов объясняется тем, что введенный флегматизатор обволакивает частицы ВВ тонкой эластичной пленкой, которая смягчает удар и позволяет частицам двигаться по отношению друг к другу без разрушения кристаллической решетки.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВВ К НАГРЕВАНИЮ

Чувствительность ВВ к нагреванию характеризуется температурой вспашки.

Температурой вспышки называют наименьшую температуру, до которой должно быть нагрето вещество, чтобы вызвать в нем самораспространение взрывчатого превращения со скоростью, достаточной для получения пламени или звукового эффекта.

Необходимым условием возникновения вспышки является превышение теплоприхода в результате химической реакции над теплопотерями. Моменту вспышки всегда предшествует некоторый период медленной химической реакции и период ее самоускорения. Эти два периода объединяют под названием период индукции или задержки. Величина периода индукции зависит:

от природы ВВ; от температуры. С повышением температуры нагрева период индукции уменьшается. Температура вспышки зависит от времени и способа нагревания, величины навески, теплопроводности материала и конструкции прибора, способ и время нагревания и величину навески. Определение температуры вспышки производят в приборе(рис.1), представляющем собой баню с электрическим нагревом, наполненную легкоплавким металлическим сплавом (15 частей висмута, 8 частей свинца, 4 части олова и 3 части кадмия; температура плавления сплава 65оС) и снабженную термометром. Навеску вещества в количестве 0, 05г помещают в медную гильзу и слегка закрывают пробкой. Гильзу погружают на определенную глубину в прибор, нагретый заранее до температуры, при которой ожидают получить вспышку, и по секундомеру отсчитывают время, через которое произойдет вспышка.

Температуру нагрева меняют с точностью до 5^оС, повышая ее, если вспышка произошла более чем через 5 мин., или снижая, если вспышка произошла раньше.

За температуру вспышки условно принимают минимальную температуру, ниже которой при выдержке в 5 мин. Вспышки не наблюдается. Заключение делается на основании нескольких повторных испытаний при температуре ниже температуры вспышки.

7.Определение чувствительности ВВ к удару

Определение чувствительности ВВ к удару производят при помощи приборов, называемые КОПРАМИ.

Для испытания чувствительности ИВВ применяют рычажной копер(смотри рисунок: рычажной копер).

ВВ в количестве 0, 02 г запрессовывают в латунный колпачок пистолетного капсюля- воспламенителя и покрывают оловянной фольгой. Приготовленный капсюль ставят на наковальню копра фольгой кверху, (на фольгу) через направляющее гнездо помещают стальной боек. Диаметр площадки бойка, ударяющей по капсюлю, должен быть 1, 5 мм. Капсюль закрывают защитной крышкой, имеющей отверстие для бойка, и сбрасывают на боек груз. Вес груза для ИВВ, сильно отличающихся по чувствительности, меняется от 0, 5 до 1, 8 кг.

Рисунок: Рычажный копер

1- груз, 2- сбрасыватель, 3- стойка с капсюлем,

бойком и защитной скобкой.

Чувствительность ИВВ характеризуется верхним и нижним пределами чувствительности.

НИЖНИМ ПРЕДЕЛОМ чувствительности называется максимальная высота падения груза, при которой из ряда испытаний не получается ни одного взрыва.

ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ чувствительности называется минимальная высота, при сбрасывании груза с которой получаются все (100%) взрыва без отказов.

Нижний предел чувствительности характеризует безопасность ИВВ в обращении, верхний - безотказность действия от данного вида начального импульса.

Для испытания на чувствительность БВВ применяют вертикальные копры

(смотри рисунок: копер для БВВ), позволяющие сбрасывать грузы большего веса (от 2 до 20 кг) и с большей высоты (до 3 м). Перед испытанием ВВ для отделения пыли и крупнычастиц через сита 20 и 35 отв/см, отвешивают ряд порций (около50шт.) по 0, 05 г., каждую из которых помещают в отдельный приборчик (штемпельный) (рис.4) между двумя стальными цилиндрами, заключенные в муфте с поддоном. Собранные приборчики устанавливают на наковальню копра точно по центру падающего груза и затем сбрасывают на верхний цилиндрик приборчика.

Чувствительность БВВ обычно характеризуют процентом полученных взрывов из 50 – 100 испытаний при сбрасывании груза в 10 кг с высоты 25 см.

Рисунок: Копер для испытания БВВ

1- груз; 2- сбрасыватель; 3- штемпельный приборчик.

Штемпельный приборчик: а) стандартный; б) предложенный Н.А. Холево;

1- муфта; 2- стальные цилиндрики; 4- навеска ВВ; 5- канавка.

8.Понятие о взрывном горении. Зависимость скорости процесса горения от различных факторов.

ГОРЕНИЕ распространяется по взрывчатому веществу со скоростью, измеряемой миллиметрами или сантиметрами в секунду, причем скорость процесса зависит от ряда внешних факторов. Распределение процесса горения по взрывчатому веществу обусловлено передачей энергии (тепла) от слоя к слою путем теплопроводности и излучения тепла горячими газообразными продуктами горения.

В процессе горения пороха принято различать три стадии:

1) зажжение (возбуждение процесса)

2) воспламенение (распространение его по поверхности)

3)собственно горение (распространение процесса в глубь вещества)

Зажжение пороха происходит под действием местного разогрева до некоторой температуры. Зажжение происходит тем легче, чем мощнее тепловой импульс. Легкость зажжения зависит, кроме природы пороха, также от физической структуры пороха, размеров пороховых элементов, состояния поверхности и т.п. Пороховые элементы с шероховатой поверхностью зажигаются при прочих равных условиях легче, чем пороха с гладкой поверхностью; мелкозернистые пороха легче, чем крупнозернистые.

Воспламенение обусловлено тем, что образующиеся продукты горения при своем движении омывают поверхность пороховых элементов и нагревают ее до температуры самовоспламенения. Скорость воспламенения порохов зависит от природы пороха, состояния его поверхности и особенно сильно от давления.

Собственно горение происходит с определенной скоростью. Равномерность горения достигается благодаря высокой плотности и однородности структуры пороховых элементов.

Факторы, влияющие на скорость процесса:

- плотность пороха: с увеличением плотности пороха скорость горения уменьшается, что связано с уменьшением пористости пороха.

- начальная температура: увеличение начальной температуры пороха приводит к росту скорости горения.

- Давление: скорость горения сильно зависит от давления.

9. Влияние различных факторов на скорость детонации

Скорость детонации зависит от ряда факторов: природы взрывчатого веще­ства, диаметра заряда, его плотности, величины образующих заряд частиц, оболочки и примесей.

Рассмотрим кратко влияние перечи­сленных факторов.

Влияние природы взрыв­чатого вещества проявляется в том, что, как правило, чем выше теп­лота взрывчатого превращения, тем выше скорость детонации. Так, тепло­та взрывчатого превращения тротила равна 1000 ккал/кг, а теплота взрыв­чатого превращения тэна — 1400 ккал/кг. Соответственно скорости детонации этих взрывчатых веществ равны 7000 и 8400 м/сек

Влияние диаметра заряда. Если диаметр заряда меньше некоторой величины d_кр, (критический диаметр), то детонация заряда невозможна. Если диаметр заряда больше не­которого значения d_np (предельный диаметр), то его дальнейшее увеличение не приводит к росту скорости детонации.

Величины критических и ' пре­дельных диаметров зависят от при­роды взрывчатого вещества, величи­ны частиц и оболочки. Как показал В. К. Боболев, для однородных взрывчатых веществ критический ипредельный диаметры убывают сувеличением плотности заряда и уменьшением величины частиц.

Влияние оболочки. Наличие оболочки уменьшает кри­тический и предельный диаметры зарядов, но не изменяет скорости детонации зарядов, диаметры которых больше или равны предель­ным.

Влияние плотности заряда. Плотность заряда ока­зывает весьма значительное влияние на скорость детонации. С увеличением плотности заряда скорость детонации возрастает, достигая максимума при предельно достигаемой плотности.

Влияние примесей. Примеси, как правило, снижают ско­рость детонации взрывчатых веществ. Однако уменьшение скоро­сти детонации иногда оказывается не очень существенным даже при значительном содержании примеси. В некоторых случаях при­меси даже увеличивают скорость детонации. Так, скорость дето­нации сухого пироксилина равна -5300 м/сек, а пироксилина, со­держащего 20% воды, — 6100 м/сек. Следует отметить только, что добавка алюминия к взрывчатому веществу приводит к увеличению теплоты его взрывчатого превра­щения, но не увеличивает, а уменьшает скорость детонации. Объ­ясняется это тем, что реакция алюминия с продуктами взрыва (энергетически выгодная) протекает сравнительно медленно. Вследствие этого энергия этой реакции не является ответственной за распространение детонационной волны по заряду.

10. Определение скорости детонации методом Дотриша

Наиболее простой метод Дотриша осно­ван на сравнении известной скорости детонации детонирующего шну­ра со скоростью детонации испытуемого заряда

Заряд испытуемого взрывчатого вещества длиной 30—40 см помещается в трубку, в боковую поверхность которой на строго определенном расстоянии вставляют концы отрезка де­тонирующего шнура. Средний участок шнура укладывают на свин­цовую пластинку. На пластинке в месте, соответствующем сере­дине шнура, делают отметку е.

Детонацию заряда возбуждают электродетонатором (а). Дето­нация, распространяясь вдоль заряда А, возбудит детонацию сна­чала в одной, а затем в другой ветви детонирующего шнура. В месте встречи волн на свинцовой пластинке получается харак­терная отметка f, отстоящая на расстоянии h от середины шну­ра е. Скорость детонации D заряда может быть подсчитана следующим образом. Время t, потребное на прохождение детонационной волной по шнуру расстояния L+ h, равно

t = (L+h)/D_ш

Где: D_ш -скорость детонации детонирующего шнура, L -длина половины отрезка шнура.

С другой стороны, за это время детонация проходит по заряду участок l и участок L-h по шнуру, т.е.

T=((l/D) + ((L-h)/ D_ш))

Скорость детонации определяется по формуле:

Точность определения D по этому методу зависит от точности измерения I, h и D_ш. Она равна для однократного определе­ния 3—5%.

11. Опытное определение работоспособности ВВ в бомбе Трауцля

Наиболее простым методом практической оценки работоспособности ВВ является проба на расширение свинцовой бомбы (бомба Трауцля).

Рисунок: Свинцовая бомба (бомба Трауцля) для определения

работоспособности ВВ

а) до подрыва б) подготовленный патрон вводят в

гнездо бомбы в) после взрыва.

Заряд ВВ 10г плотностью около 1 г/см³ помещают в цилиндрическую оболочку из тонкой бумаги. В патрон помещают капсюль- детонатор или электродетонатор. Подготовленный таким образом патрон вводят в гнездо бомбы. Свободное пространство канала в бомбе над зарядом засыпают песком. После взрыва замеряют объем образовавшейся грушевидной полости, заливая в нее измеренное количество воды. Из полученного объема полости вычитают первоначальный объем канала. Увеличение объема канала служит характеристикой работоспособности ВВ.

12. Определение работоспособности ВВ при помощи баллистического маятника

Прибор состоит из свободно подвешенной мортиры-маятника 1, внутри которого помещается заряд (около 10 г) испытуемого ВВ.

.

Рисунок: Баллистический маятник

1-мортира –маятник, 2-поршень снаряда, 3-взрывная камера

Взрывная камера 3 закрывается снарядом 2. При взрыве последний выбрасывается, а маятник 1 силой отдачи отклоняется назад.

По углу отклонения маятника и судят о работоспособности ВВ. Этот метод дает возможность измерить с достаточной точностью работоспособность в энергетических единицах. Определение работы имеет следующий вид:

А= Q*L*(1-cos)*(1+ Q/q) *1000/a

Где:

А- работа взрыва, кгм/кг;

Q- вес маятника, кг;

L- длинна маятника от центра тяжести до оси качания,

- угол отклонения;

q- вес снаряда, кг;

а- навеска ВВ, г;

1000- коэффициент пересчета на 1 кг.

13. Бризантное действие веществ

Бризантным действием называют способность ВВ дробить при взрыве соприкасающиеся с ними среды. Способность эта зависит от детонационного давления и времени его действия.

Способность эта зависит от детонационного давления и времени действия.

Детонацонное давление может быть приблизительно вычислено по формуле 1 Р= (формула 1)

Где: Р детонационное давление в барах; Д²- скорость детонации в см/сек

Плотность продуктов взрыва детонации рассчитывается по формуле 2 (формула 2)

Где:

Скорость движения продуктов детонации рассчитывается по формуле 3 (формула3)

- Скорость движения продуктов детонации, - скорость детонации

Определение бризантности по пробе Гесса

Определение бризантности ВВ наиболее распространена проба на обжатие свинцовых столбиков (проба Гесса), смотри рисунок (проба на бризантность по обжатию свинцовых столбиков).

Рисунок: деформированные свинцовые столбики

Рисунок: Проба на бризантность по обжатию свинцовых столбиков.

1- стальная плита, 2- свинцовые столбики, 3- стальная пластинка, 4- заряд ВВ, 5- капсюль-детонатор

Навеску ВВ. в количестве 50 г помещают в цилиндрический бумажный патрон (4) диаметром 40 мм и подпрессовывают до плотности равной 1г/см³ с одновременным образованием гнезда под электродетонатор. На патрон помещают картонный кружок с отверстием для электродетонатора. Патрон устанавливают как показано на рисунке, на стальную пластинку (1), которой помещены сверху два свинцовых столбика (2), поставленных строго по оси друг друга. Столбики высотой 30 мм и диаметром 40 мм изготовляются из свинца. После установки патрона и крепления всей системы на массивной стальной плите производят подрыв патрона. Свинцовые столбики деформируются (смотри рисунок по деформации свинцовых столбиков), верхний обычно принимает грибообразную форму.

Мерой бризантности ВВ является уменьшение высоты (обжатие) столбиков, выраженное в мм.

Достоинством пробы является ее простота. Недостатки этой пробы: 1) получение относительных данных в линейных, а не в энергетических единицах; 2) трудность сравнивания бризантности ВВ, резко отличается по восприимчивости к детонации. 3) влияние на величину обжатия положения детонатора.