Детонация взрывчатых веществ

Детонационная способность является важнейшей характеристикой взрывчатого вещества. Согласно гидродинамической теории детонации, взрыв возбуждается и распространяется ударной волной, проходящей по заряду ВВ.
При прохождении ударной волны по инертному веществу происходит быстрое ее затухание, так как удельная энергия на фронте волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от очага возбуждения. Если ударная волна проходит по взрывчатому веществу, то (при определенных ее параметрах) на фронте волны в условиях адиабатического сжатия и местного разогрева вещества начинается экзотермическая реакция окисления горючих компонентов ВВ. Выделяющаяся при этом энергия компенсирует потери энергии на фронте ударной волны и процесс распространения волны становится самоподдерживающимся.
Ударная волна, распространяющаяся по взрывчатому веществу со сверхзвуковой скоростью и сопровождающаяся экзотермической химической реакцией превращения ВВ, называется детонационной волной. На переднем фронте детонационной волны (зона ударной волны) давление р1 (рис. 9.1) в два раза выше давления р2 в конце зоны химических реакций, т. е. на заднем крае фронта детонационной волны. В свою очередь давление р2 в два раза больше давления, с которым газообразные продукты взрыва воздействуют на стенки зарядной камеры.
Скорость детонационной волны и устойчивость процесса детонации зависят от химического состава ВВ, диаметра заряда, плотности ВВ, условий взрыва и других факторов.
Для каждого состояния любого ВВ существует такой минимальный диаметр заряда, ниже которого ВВ просто сгорает без образования детонационной волны. Этот диаметр (рис. 9.2) называется критическим диаметром детонации dкр. С увеличением диаметра от dкр до определенного значения скорость детонации vд возрастает от vmin до vmax. Диаметр, которому соответствует vд=vmax называется предельным dпр. При дальнейшем увеличении диаметра заряда скорость детонации не меняется. Таким образом, при d3

Большое влияние на скорость детонации оказывает плотность ВВ. Для однокомпонентных ВВ (тротил, гексоген и др.) с увеличением плотности ВВ скорость детонации, как правило, монотонно возрастает. Объясняется это тем, что с увеличением плотности уменьшается зона химической реакции и более интенсивным становится приток энергии к фронту детонационной волны.
Для смесевых ВВ существует оптимальное значение плотности, выше которого скорость детонации начинает вновь снижаться. Происходит это из-за того, что с увеличением плотности расстояния между частицами компонентов смеси уменьшаются, что сначала приводит к улучшению условий диффузии газов, а затем — к ухудшению этих условий (рис. 9.3).

На устойчивость детонации и величину критического диаметра оказывает влияние материал оболочки заряда ВВ. Оболочка затрудняет разброс частиц ВВ при прохождении ударной волны и поэтому критический диаметр заряда уменьшается. Например, аммиачная селитра при плотности 0,8 г/см3 в бумажной гильзе детонирует при диаметре заряда от 80 мм и выше, а в массивной свинцовой оболочке — при d3=7 мм.
Критический диаметр детонации уменьшается с уменьшением размера частиц ВВ (как однокомпонентных, так и смесевых). Это объясняется повышением скорости химических реакций взрывчатого превращения при уменьшении частиц реагирующих компонентов.