Предельный и критический диаметры ВВ.

Основным условием устойчивости детонационного процесса в конденсированных ВВ является как можно более полная передача выделяющейся энергии химической реакции на фронт детонации. Как уже отмечалось, выделяющаяся энергия передаётся на фронт детонации из продуктов детонации до определённого падения давления в них. Кроме того, не любые образующиеся продукты детонации обладают способностью передавать выделяющуюся энергию на фронт детонации. Следовательно, комплекс условий, в которых находится данное взрывчатое вещество, способен определять саму возможность протекания устойчивой детонации. Для зарядов ВВ удлиненной формы, не имеющих достаточно прочной оболочки, существуют понятия предельного и критического диаметра. Распространение детонации в таких зарядах сопровождается разлётом продуктов детонации с боковой поверхности и возникновением волн разрежения, которые проникают в зону химического превращения. Волны разрежения не только ускоряют снижение давления в продуктах детонации, но и лишают их специфических свойств, ответственных за передачу выделяющейся энергии на фронт детонации.

Фактически очень трудно установить до какого предельного расширения продуктов детонации выделившаяся энергия будет передаваться на фронт детонации. В первом приближении оценку можно сделать, предполагая что продукты детонации полностью сохраняют свои свойства в объёме конуса, образованного фронтом детонации и боковой поверхностью, сформированной волнами разрежения, достигшими оси заряда ВВ. На рис. №1.20 приведена схема ситуации возникающей в цилиндрическом открытом заряде ВВ при детонации.

Время протекания химической реакции и время прохождения волной разрежения расстояния от поверхности заряда до его оси могут быть определены как

и ,

где L - ширина зоны превращения, R – радиус цилиндрического заряда ВВ, D – скорость детонации, С - скорость волны разрежения, равная скорости звука в продуктах детонации.

Если > , то ускоренное расширение продуктов детонации начнётся раньше, чем химическая реакция полностью завершится. Это приведёт к тому, что только малая часть выделившейся энергии пойдёт на поддержание фронта детонации. Следствием этого может быть снижение скорости детонации или полное затухание её. Именно такая ситуация изображена на рисунке.

Минимальный или предельный диаметр заряда при котором ещё сохраняется скорость детонации такой же как и в заряде большого диаметра может быть получен для заряда без оболочки из условия =

или = . Из теории детонации следует С = . Поэтому L = 2R или предельный диаметр d_ПР = L

На рис. №1.21 представлена схема детонации открытого цилиндрического заряда, диаметр которого равен предельному.

Центральная зона продуктов детонации, в которую ещё не проникли волны разрежения, обеспечивает энергией центральную зону профиля детонации и поэтому она будет иметь скорость D. Остальные элементы волны, расположенные ближе к боковой поверхности заряда и частично уже охваченные волнами разрежения, будут иметь более низкую скорость. Это приведёт к искривлению профиля фронта детонационной волны, как это показано на рис. №1.21.

По мере уменьшения диаметра заряда ниже величины d_ПР будет уменьшаться как сам конус, так и объём продуктов детонации, заключённый в нём. Это приведёт к уменьшению скорости детонации пока при некотором критическом диаметре d_кр она не достигнет определённого минимального значения D_МИН. Это значение является пределом устойчивой детонации в данном ВВ.

Чем больше скорость детонации данного взрывчатого вещества и, следовательно, меньше зона химической реакции, тем должны быть меньше предельный и критический диаметры заряда. Помещение заряда ВВ в прочную оболочку также способствует уменьшению означенных диаметров. Однако, даже для практически недеформируемых оболочек существует критический диаметр, при котором детонация не будет распространяться в самых мощных ВВ. Так попытки взорвать жидкие ВВ после закачки их в поровые каналы породы, сжатой горным давлением, оказались безуспешными. В этом случае приходится иметь дело с диаметрами поровых каналов, не превышающими десятых долей миллиметра и высокой извилистостью.