Условия устойчивого распространения детонации и детонационная способность взрывчатых веществ

Каждое ВВ способно к устойчивому распространению детонации, если поперечный размер (диаметр) его заряда не меньше критического диаметра, зависящего от физического состояния вещества (плотности, пористости и др.) и физико-механических характеристик среды (стенок оболочки), в которой оно взрывается.

Непременные факторы устойчивой детонации: достаточное инициирование, наличие необходимой величины диаметра и плотности заряда, удовлетворительный химический состав и нормальное физическое состояние ВВ. Изменяя эти факторы, можно улучшить или ухудшить условия распространения и параметры детонации. Однако, какой бы мощный детонатор мы не брали, скорость детонации в заряде инициирования достигает величины, характерной для данного ВВ в данных условиях взрывания.

Критический диаметр детонации - диаметр, ниже которого распространение детонации по заряду становится невозможным. Химические потери настолько возрастают, а волна так ослабевает, что уже не в состоянии возбудить взрывчатое превращение во впередилежащих слоях ВВ, и детонация затухает. Минимальная скорость на пределе устойчивости распространения детонации - критическая скорость. В свою очередь величина скорости детонации зависит от различных факторов, а именно:

- природы ВВ;

- плотности заряда ВВ;

- геометрических размеров заряда;

- наличия и состава примесей.

Скорость детонации зависит от природы ВВ. Чем больше теплота взрыва, тем выше скорость детонации. Приближено скорость детонации одного из ВВ можно определить, если известны теплота взрыва обоих ВВ и скорость детонации другого ВВ.

Увеличение скорости детонации с повышением плотности заряда ВВ объясняется тем, что при этом уменьшается относительное рассеивание энергии во внешнюю среду, и с меньшей потерей энергии осуществляется переход детонационной волны от слоя к слою.

Если диаметр заряда меньше некоторого критического, то детонация невозможна. Даже при использовании очень мощного инициирующего импульса детонация затухает. Это объясняется действием боковых волн разгрузки, перехватывающих часть зоны химических реакций в детонационной волне и приводящих к разбросу вещества. Вследствие этого реакции в зоне химических реакций завершаются не полностью, и детонация не возникает.

С увеличением диаметра заряда ВВ скорость детонации растет и при некотором значении диаметра она достигает максимума. При дальнейшем увеличении диаметра скорость детонации остается постоянной. Поэтому такой диаметр называется предельным. Критический и предельный диаметры зависят от природы ВВ, плотности заряда и массы оболочки (снаряда, головной части).

Оболочки, окружающие заряд ВВ, ослабляют действие волн разгрузки и боковой разлет продуктов детонации. Поэтому с увеличением массы оболочки уменьшается значение критического диаметра.

-э

Для зарядов из тротила и гексогена при Q₀ = 1 600 кг/м критические диаметра равны 10 и 1,2 мм соответственно.

Примеси к ВВ инертных (невзрывчатых) веществ снижают скорость детонации. Они затрудняют передачу детонации от слоя к слою ВВ и берут на себя часть энергии, понижая тепловой эффект взрывчатого превращения.

Металлические примеси хотя и увеличивают теплоту взрыва, но уменьшают скорость детонации. Так, введение в тротил 26% порошкообразного алюминия увеличивает теплоту взрыва на 40% и одновременно снижает скорость детонации на 7%. Это объясняется тем, что взаимодействие алюминия с продуктами взрыва происходит за фронтом детонационной волны, а в зоне химических реакций алюминий проявляет себя как инертная смесь.