«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 10 из 31)
 , |  , |  , | (3.12) |
где а - ширина зоны реакции;
dз – диметр заряда взрывчатого вещества;
w - скорость волны разрежения, равная скорости звука в расширяющихся продуктах детонации;
U – массовая скорость.
При dз >dкр потери энергии в детонационной волне должны уменьшаться, а параметры волны соответственно возрастать, асимптотически приближаясь к своему максимуму. Диаметр заряда, при котором параметры детонации близки к максимальным (рисунок 3.3), называют предельным диаметром детонации dпр. Детонацию, протекающую в заряде с dкр < dз < dпр, называют детонацией в неидеальном
режиме.
Критический диаметр зависит от многих физико-химических факторов и уменьшается с увеличением реакционной способности ВВ, которая зависит от природы вещества, его физического состояния – размеров частиц, пористости (плотности) заряда, для смесевых ВВ – от равномерности смешивания. На рисунке 3.4 приведена зависимость критического диаметра заряда тротила от плотности при различных размерах частиц.
 |  |
| Рисунок 3.3 - Зависимость скорости детонации от диаметра заряда (DИ - идеальная скорость детонации) | Рисунок 3.4 - Зависимость критического диаметра заряда тротила от плотности при различных размерах частиц: 1 – от 0,01 до 0,05 мм; 2 – от 0,07 до 0,20 мм |
Критические диаметры детонации в стеклянных трубках для некоторых веществ при их плотности около 1,0 г/см3 и размере частиц от 0,05 до 0,20 мм приведены в таблице 3.7.
Таблица 3.7 – Критические диаметры детонации некоторых ВВ
в стеклянных трубах при плотности 1,0 г/см3 и размере частиц
от 0,05 до 0,20 мм
| Вещество | dкр, мм |
| Азид свинца | 0,01-0,02 |
| ТЭН | 1,0-1,5 |
| Гексоген | 1,0-1,5 |
| Тротил | 8-10 |
| Нитроглицерин | 1-2 |
| Аммонит 6Ж В | 10-12 |
Для жидких и газообразных ВВ имеются другие объяснения критических условий распространения детонации. Они основываются на механизме срыва реакции на стенке. Соответственно значение dкр определяется не временем собственно реакции в детонационной волне, а временем индукции этой реакции, развивающейся по законам теплового взрыва. При диаметре меньше критического теплового взрыва не происходит. Такой механизм [11] позволяет объяснить очень малый диапазон между значениями dкр и dпр для жидких ВВ.
Для твердых промышленных ВВ характерен большой разрыв между величинами dкр и dпр, их отношение может достигать 10. Так, например, значение dкр тонкодисперсных аммонитов в открытых зарядах диаметром 40 мм составляет 150 мм, а максимальная скорость детонации фиксируется в зарядах диаметром более 200…300 мм (рисунок 3.5). В прочных оболочках этот разрыв сужается.
Определение скорости детонации
Сущность определения скорости детонации заключается в измерении времени прохождения детонационной волны между двумя заданными точками с помощью хронографа или сравнении определяемой скорости детонации с известной скоростью детонации. Например, сущность метода определения скорости детонации в конденсаторном хронографе (рисунок 3.6) заключается в том, что за время детонации заряда определенной длины происходит разряд конденсатора C через сопротивление R.
Зная ёмкость конденсатора C и его начальный и конечный заряды q0 и qt , время разряда, т. е. время детонации t, вычисляется по фор-муле:
. (3.13)  |
| 1 – гранулит АС-4; 2 – граммонит 79/21; 3 – аммонит 6ЖВ; 4 – граммонит 30/70; 5 – гранулотол; 6 – акватол Рисунок 3.5 - Зависимость скорости детонации гранулированных и водосодержащих ВВ от диаметра заряда |
 |
| Рисунок 3.6 - Схема конденсаторного хронографа |
Особенность данного метода, дающая возможность определять скорость детонации на малых участках (от 5 до 10 см), заключается в механизме размыкания тока. Для разрыва цепи тока в хронографе использованы два стальных стержня 3 и 4, соприкасающихся с испытуемым зарядом 2. На свободных концах к стержням пришлифованы металлические контакты 3а и 4а, которые только силой сцепления удерживаются на стержне. При прохождении детонационной волны стержень испытывает толчок, пришлифованная пластинка отскакивает и тем самым нарушает контакт. Действие устройства заключается в следующем. До детонации заряда конденсатор С заряжается от батареи Е. Начальный заряд q0 может быть определен, если переключатель Р установить на баллистический гальванометр G и измерить количество электричества по гальванометру. В момент прохождения детонационной волны стержень 3 испытывает удар и контакт 3а разрушается, при этом батарея оказывается отключенной от цепи и конденсатор разряжается через сопротивление R. При достижении детонационной волной второго стержня нарушается контакт 4а и цепь С-R разрывается. После чего с помощью переключателя Р измеряется остаточный заряд qt .
Более простым и распространенным методом определения скорости детонации является метод Дотриша, заключающийся в сравнении определяемой скорости детонации с известной скоростью детонации детонирующего шнура [5].
Наиболее точным методом определения скорости детонации и параметров фронта детонации являются осциллографические и фоторегистрирующие методы, например, с помощью камер ждущей и скоростной фоторегистрации (ЖФР, СФР).
Формы работы взрыва
В общем случае коэффициент полезного действия взрыва зависит от многих факторов: характера работы взрыва, физико-механических свойств объектов разрушения, свойств ВВ и их взаимосвязи [12]. Схематически работу взрыва можно описать на примере типового случая дробления и выброса горной породы при взрыве углубленного заряда (рисунок 3.7).
Возникающая впереди фронта расширяющихся продуктов взрыва волна сжатия (ударная волна) сжимает массив горных пород и вызывает в нем тангенциальные напряжения, приводящие к образованию радиальных трещин. При отражении волны от свободной поверхности возникают растягивающие усилия, приводящие к образованию кольцевых трещин, вблизи от поверхности – откольные явления.
 |
| 1 - зона вытеснения; 2 - зона раздавливания; 3 - зона трещин Рисунок 3.7 - Схема действия взрыва (а) и образования радиальных трещин (б) |
Таким образом, в результате ударно-волновой составляющей действия взрыва в массиве, в дополнение к естественным трещинам, образуется объёмная сетка трещин, которая намечает контуры отдельностей, т.е. форму и размеры кусков породы. Работу разрушения завершают расширяющиеся продукты взрыва, которые сдвигают горную массу с частично нарушенными связями. При этом трещины расширяются и окончательно формируются куски раздробленной породы. При последующем выбросе горной массы куски дополнительно дробятся в результате соударения.
Описанная схематически картина дробления, сдвига и выброса горной массы указывает на две основные формы работы, совершаемой продуктами взрыва: работу дробления и работу перемещения горной массы. Первую называют бризантным или дробящим действием взрыва, вторую – фугасным или метательным действием.