Теоретическая оценка бризантности

ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА НА ОКРУЖАЮЩИЕ СРЕДЫ

Работоспособность или фугасность ВВ

Теоретическая оценка работоспособности ВВ

Работоспособность ВВ и связанный с ней разрушительный эффект взрыва зависит от потенциальной энергии ВВ, удельного объёма газообразных продуктов взрыва, характеристик окружающей среды , гидростатического давления и температуры.

Работа продуктов взрыва может быть определена теоретически, исходя из предположения об изэнтропическом законе их расширения. Для этого случая можно оценить работу как

,

но ,

и тогда получим (2.1)

Отнеся работу к 1кг ВВ и учитывая, что и , получим

(2.2)

Где Т_н , V_н и Р_н - температура, удельный объём и давление газообразных продуктов, соответственно, в момент взрыва, а Т_к , V_к и Р_к - значения тех же параметров в процессе расширения продуктов взрыва.

Величина называется «силой ВВ», где n – количество молей газообразных продуктов, образующихся при взрыве 1кг ВВ. Величина Ф имеет размерность энергии. При неограниченном расширении продуктов взрыва в атмосфере Т_к=Т_0, V_к=V₀, Р_{к =} P_0.

Максимальная работа будет равна потенциальной энергии ВВ или

А_MAX = IQ_V, (2.3)

где I – механический эквивалент теплоты.

Формула (2.3) действительна только в том случае, когда продукты взрыва полностью представлены газовой фазой. Если продукты представлены смесью газообразной и жидкой фаз, то максимальная работа А_MAX < IQ_V, так как возникает проблема с учётом теплообмена между фазами. Этого можно избежать, если проводить взрыв в плотных средах в замкнутом объёме. При таких условиях между продуктами, находящимися в различных фазовых состояниях, успевает произойти теплообмен, что практически обеспечивает полный переход потенциальной энергии заряда ВВ в механическую работу.

Экспериментальная оценка фугасности

Для практической оценки работоспособности ВВ в лабораторных условиях обычно используют так называемую пробу на увеличение полости в свинцовой бомбе. Она заключается в следующем. Навеску в 10 г ВВ взрывают с помощью капсюля – детонатора в цилиндрическом канале массивной свинцовой бомбы (рис №2.1а), изготовленной из рафинированного свинца. При взрыве канал бомбы расширяется (рис №2.1б) и увеличение его объёма служит характеристикой работоспособности ВВ. Бомба имеет следующие геометрические размеры: диаметр и высота бомбы – 20 см; диаметр канала – бомбы 2,5 см; глубина канала – 12,5 см; объём 61-62 .

При анализе результатов испытаний необходимо учитывать следующие моменты: с ростом деформаций бомбы всё больше и больше нарушается пропорциональность между работоспособностью ВВ и расширением полости; увеличение объёма полости зависит от температуры бомбы.

В таблице №2.1 приведены результаты испытаний нескольких ВВ на расширение канала при взрыве.

Таблица №2.1

БРИЗАНТНОСТЬ ВВ

Теоретическая оценка бризантности

Бризантность – способность взрывчатых веществ к местному разрушительному действию, которое является результатом резкого удара процесса детонации по окружающей ВВ среде. Бризантное действие ВВ проявляется лишь на близких расстояниях от места взрыва. С удалением от места взрыва механические эффекты резко снижаются вследствие крутого падения давления.

Сильно сжатые продукты детонации расширяются по закону , где k =3,а . Поэтому давление в продуктах взрыва уменьшается обратно пропорционально R⁹. Для бризантности определяющими факторами является скорость детонации и детонационное давление. Так работоспособность аммотола 80/20 выше работоспособности тротила (см. таблицу№2.1), но бризантность тротила значительно превосходит бризантность аммотола. Причиной тому является более высокая скорость детонации у тротила. Варьирование плотности заряда ВВ в малой степени сказывается на его работоспособности, но в то же время сильно влияет на бризантность заряда ВВ. Это объясняется значительным влиянием плотности заряда ВВ на скорость детонации и пиковое давление.

Давление на фронте детонационной волны определяется как

Р_м = (2.4)

Рюденберг учёл вклад в полное давление на преграде набегающих на неё продуктов детонации и предложил характеризовать бризантность суммарной величиной, названной им импульсивной силой

(2.5)

где - количество движения продуктов детонации в зоне детонационной волны.

Для сильной детонационной волны

Р_м = и , (2.6)

откуда Р_имп =

При k = 3 Р_имп = _м

Конечно, выражение, предложенное Рюденбергом , не может претендовать на абсолютную точность, поскольку фактическое давление, испытываемое стенкой в месте встречи с детонационной волной, определяется условиями отражения детонационной волны. Однако, теоретический расчёт отражения осложнён рядом факторов. Среди них: необходимость знать активную часть заряда, невозможность на практике реализовать строго одномерное движение продуктов детонации и т.п.