Тема 5. Детонація ВВ і фактори,
впливають на її стійкість
5.1. Поняття про хімічному перетворенні, вибуху і детонації ВВ
Вибух - процес швидкого фізико-хімічного перетворення речовин, при якому виділяється велика кількість енергії в обмеженому об'ємі за вельми короткий проміжок часу і відбувається робота.
Ударна хвиля - є характерною ознакою вибуху і являє собою різке підвищення тиску, що супроводжується стисненням, нагріванням і зміною швидкості руху речовини.
Вибухи поділяють на фізичні. при яких змінюється тільки фізичний стан речовини (балони зі стисненим газом, парові котли, блискавки і т. п.) і хімічні. при яких змінюється хімічний склад речовини з виділенням тепла і утворенням газоподібних продуктів.
- теплові (гомогенні), які відбуваються при поступовому і рівномірному нагріванні всього обсягу ВВ;
- самораспространяющемуся. які протікають при порушенні хімічної реакції спочатку в невеликій частині обсягу ВВ, звідки вона з високою швидкістю мимовільно поширюється на весь обсяг ВВ. У промисловості застосовують самораспространяющемуся вибухи.
Вибухове перетворення являє собою сукупність реакцій окислення горючих елементів, що входять до складу ВВ (С, Н), за рахунок кисню, що також входить до складу ВВ, тому вибух відбувається в будь-яких умовах замкнутого простору без доступу кисню ззовні.
Для збудження вибуху речовини необхідно повідомити початковий імпульс достатньої інтенсивності, що викликає швидку хімічну реакцію в ВВ, що супроводжується виникненням в ньому незгасаючої ударної хвилі.
Залежно від інтенсивності зовнішнього впливу процес хімічного перетворення ВВ може протікати в трьох формах:
1 - термічний розклад - порівняно повільний процес розпаду речовини при його нагріванні нижче температури спалаху, що відбувається в усьому обсязі ВВ. Швидкість розпаду зростає зі збільшенням температури нагріву ВВ. У разі переважання теплового виділення в результаті екзотермічної реакції розпаду ВВ над відведенням тепла в навколишнє середовище, процес термічного розкладання може перейти в горіння.
2 - горіння - самораспространяющемуся процес хімічного перетворення ВВ, що відбувається в порівняно вузькій зоні (підставі полум'я), яка переміщується по ВВ в результаті прогрівання впереділежащіх поверхневих шарів ВВ до температури спалаху. Розрізняють стаціонарне горіння. розповсюджується з постійною швидкістю (від міліметрів до декількох метрів в секунду), і нестаціонарне (вибуховий) - розповсюджується з непостійною наростаючою швидкістю (до сотень м / с). При різкому наростанні швидкості горіння, що супроводжується утворенням хвиль стиснення попереду полум'я, можливий перехід горіння в детонацію.
3 - детонація - процес переміщення по заряду ВВ з дуже високою швидкістю (від 3-5 до 7 км / с) зони хімічної реакції із стрибкоподібним підвищенням тиску на крутому фронті хвилі.
Детонационная хвиля - це переміщається по ВВ ударна хвиля, яка адиабатически стискає і розігріває ВВ, викликаючи в ньому хімічну реакцію вибухового перетворення. При цьому нагріті до десятків тисяч градусів газоподібні продукти вибуху (ПВ), що займають спочатку обсяг вихідної речовини, розвивають тиск кілька десятків тисяч МПа.
5.2. Основи теорії детонації ВВ
Під дією ударної хвилі відбувається руйнування молекул ВВ, і, звільнившись від зв'язків, нагріті до високої температури горючі елементи і кисень вступають в зоні 7 за фронтом ударної хвилі 2 в хімічну реакцію з виділенням тепла і перетворенням ВВ в газоподібні ПВ (рис. 5.1).