ЧИННИКИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ШВИДКІСТЬ
І СТІЙКІСТЬ ДЕТОНАЦІЇ ЗАРЯДІВ Вибухових
РЕЧОВИН
Встановлено, що швидкість детонації заряду ВР залежить від характеристик самого ВР (тип ВР, дисперсність, щільність), діаметра заряду та умов підривання (наявності та характеру оболонки заряду). Ці фактори суттєво впливають на швидкість та стійкість детонації зарядів і повинні враховуватися під час вибухових робіт. У всіх випадках завдання зводиться до оцінки стійкості та швидкості детонації порівняно з максимально досяжною або оцінкою величини критичного діаметра заряду.
Діаметр і оболонка заряду.Для кожного ВР встановлюють два характерні діаметри заряду: критичний і граничний.
При подальшому зменшенні критичного діаметра детонація заряду ВР стає нестійкою, тобто може статися згасання детонації. Зі збільшенням діаметра заряду більша критична швидкість детонації збільшується до певного значення діаметра, званого граничним, при подальшому збільшенні якого швидкість детонації заряду ВР стає постійною (рис. 3.2). Вплив діаметра швидкість детонації заряду вперше теоретично пояснено Ю. Б. Харитоном і розвинене Ф. А. Баумом. Чим вище вибухові характеристики ВР (теплота вибуху), тим воно має менші критичний і граничний діаметри(dкріd'кр, dпріd'пр),отже, стійко детонує у невеликих зарядах (див. рис. 3.2). Високий тиск на фронті хвилі детонації викликає інтенсивне розширення продуктів детонації (див. рис. 3.1 б). Хвилі розрідження, що виникають при цьому, проникають в зону реакції і знижують тиск і температуру продуктів.
вибуху, а отже, знижують швидкість детонації за рахунок зниження величини енергії підживлення фронту детонації обсягом, що не розширився.газів вибуху.
Якщо заряд оточений оболонкою, що утруднює розліт продуктів вибуху, критичний діаметр заряду зменшується. Наприклад, аміачна селітра порошкоподібна, її щільність становить 1 г/см 3 при вибуху в скляній трубці має критичний діаметр 100 мм, а в сталевій трубці з товщиною стінок в 20 мм-7 мм.
Оболонка не надає помітного впливу швидкість детонації зарядів з однокомпонентних (індивідуальних) ВР великої щільності і, навпаки, сильно впливає швидкість детонації зарядів із сумішевих грубодисперсних ВР. На швидкість детонації впливають головним чином інерційні властивості оболонки та її стисливість. При малих щільностях заряджання на стійкість детонації впливає і міцність оболонки. Необхідно підкреслити, що оболонка дозволяє тільки при діаметрах менше граничних отримати великі швидкості детонації, а при граничних діаметрах швидкості детонації відкритих зарядів і зарядів в оболонках стають однаковими (рис. 3.3).
Якщо застосовуються ВР у зарядах малого діаметра, необхідно забезпечувати ретельне заповнення шпуру вибуховою речовиною, щоб він виконував роль оболонки. При вибухах зарядів; великого діаметра це не впливає на стійкість детонації, і для оцінки якості заряджання слід вибирати інші критерії.
ЩільністьВР по-різному впливає на швидкість детонації для однокомпонентних та сумішевих ВР (рис. 3.4). Для перших швидкість детонації збільшується зі збільшенням щільності до максимальних значень (див. рис. 3.4, крива1). (див. рис. 3.4, криві2, 3).При подальшому збільшенні щільності відбуваються відмови: призміні щільності ВР хімічне перетворення компонентів ВР та хімічна взаємодія продуктів вибуху можуть змінитися в часі та погіршити умови протікання вторинних хімічних реакцій. Так, при сильному ущільненні аміачна селітра в амонітах поводиться як інертна речовина і, поглинаючи енергію, унеможливлює поширення детонації по заряду. З іншого боку, при значному вмісті потужного компонента у складі ВР (тротил, гексоген) можна досягти такого ущільнення, що детонація поширюватиметься тільки по цьому компоненту, за рахунок чого відбудеться її швидкість. Зі збільшенням діаметра зарядуd2>d3критична щільність збільшуєтьсяρ2>ρ3(див. рис. 3.4, криві2, 3).
Тип, дисперсність та складВВ. Зі збільшенням теплоти вибуху швидкість детонації В збільшується, а критичний діаметр зменшується. Так теплота вибуху тротилу 4232 кДж/кг, швидкість детонації 6 км/с, критичний діаметр 9 мм, а гексогену
ці ж величини дорівнюють відповідно 5698 кДж/кг, 8,4 км/сек і 1,5 мм.
На величину критичного діаметра істотно впливає дисперсність ВР. Тротил має критичний діаметр 9 мм за частинок розміром 0,01 мм і 28 мм за частинок 0,5 мм. При простому змішуванні селітри і тротилу критичний діаметр амоніту дорівнює 20 мм, а при обробці цієї суміші в кульовому млині протягом двох годин критичний діаметр зменшиться до 8 мм.
Всі грубодисперсні ВР мають більший критичний діаметр, ніж порошкоподібні ВР того ж складу. Це необхідно враховувати під час вибухових робіт.
Критичний діаметр для сумішевих ВР залежить і від відсоткового співвідношення компонентів. Так, зі зменшенням вмісту тротилу вамонітах з 21 до 5 % їх критичний діаметр збільшується з 12 до 25 мм (рис. 3.5).
Енергія (потужність)початкового імпульсу позначається лише на ділянці розвитку детонації, де в залежності від величини імпульсу може бути отримана швидкість детонації вище або нижче характерної для даного діаметру заряду, але в будь-якому випадку на ділянці, що дорівнює приблизно діаметру заряду швидкість стабілізується (рис. 3.6).
З цієї точки зору для ініціювання будь-якого заряду необхідно мати досить потужне точкове джерело, щоб залучити в детонацію критичну масу даного заряду ВР, від якої детонація поширюватиметься з характерною для даного діаметра і типу ВР швидкістю.