Влияние диаметра заряда

Из характеристик заряда на скорость детонации прежде всего влияет диаметр заряда. Оказывается, что для зарядов, имеющих форму длинного цилиндра, устойчивый режим детонации возможен лишь при диаметрах, равных некоторым критическим (с/_кр) и больших. При d_Kр скорость детонации для данных условий наименьшая. При дальнейшем уменьшении диаметра распространение детонационного процесса становится невозможным. Для однородных ВВ наименьшая скорость детонации изменяется в пределах D_mj_n = 2200…3000 м/с, а для аммонитов D_mj_n = 1000…1200 м/с. Существование критических диаметров определяет границы устойчивого распространения детонации. При расчете критического диаметра нужно сослаться на принцип Ю. Б. Харитона, который заключается в следующем: устойчивый детонационный режим может иметь место во взрывчатом веществе лишь при условии, что реакция во фронте детонационной волны практически завершается раньше, чем мощные механические силы, связанные с прохождением детонационной волны, рассеют реагирующее вещество по всем направлениям.

К выводу о наличии критических диаметров можно прийти из следующих соображений, используя рис. 1.10. Из этого рисунка видно, что зона химической реакции и зона сжатия ВВ отделяют ПВ от исходного ВВ. Зона химической реакции очень тонкая и включает в себя ничтожную массу вещества. Зона сжатия ВВ также невелика.

Рис. 1.10. Зона детонационного процесса.

Время т химической реакции превращения ВВ и ПВ мало зависит от свойств ВВ. Образовавшиеся ПВ разлетаются во все стороны вследствие большого градиента давления (давление детонации примерно 10⁵ кг/см²).

Время 0 разлета ПВ зависитот скорости бокового разлета и диаметра d заряда, а именно: . Кроме того, при взрыве всегда происходит разброс части ВВ в результате разрушения заряда от удара ПВ.

Заряд ВВ обладает малой прочностью и поэтому при детонации неизбежно разрушается (и в первую очередь в зоне сжатия). Время разброса заряда t определяется главным образом диаметром заряда и в меньшей степени прочностью самого заряда. Чем меньше диаметр, тем меньше время разброса. Очевидно, для устойчивого распространения детонации надо соблюдать следующие соотношения: 1) т б. Первое неравенство означает, что для обеспечения устойчивой детонации заряда необходимо, чтобы время химической реакции было меньше времени разброса ВВ. Второе неравенство означает, что для обеспечения устойчивой детонации заряда необходимо, чтобы время химической реакции было меньше времени разлета ПВ.

Из второго неравенства, как из первого, следует, что существует какой-то критический диаметр заряда d_Kf) = 2ат, менее которого детонация невозможна.

При увеличении заряда скорость детонации повышается, достигая своего максимального значения при некотором предельном диаметре d_Kp (рис. 1.11). Рост скорости детонации в этом случае объясняется тем, что с увеличением диаметра заряда снижаются относительные потери энергии вовне, так как уменьшаются разброс ВВ и разлет ИВ. В интервале d_Kp и d_np зависимость скорости детонации от диаметра заряда математически не установлена; как показывает опыт, предельные диаметры в несколько раз больше критических (табл. 1.9, 1.10).

Рис. 1.11. Зависимость скорости детонации от диаметра заряда.

Таблица 1.9.

Зависимость критического диаметра от ВВ

Таблица 1.10.

Зависимость предельною диаметра от материала ВВ

Максимальные скорости детонации, соответствующие предельным диаметрам, для однородных ВВ примерно 6000…9000 м/с, а для аммонитов 4000…5000 м/с.