Авторы [1] на основании своих результатов приходят к выводу, что в насыпных малоплотных зарядах ВВ основное влияние на образование зоны высокой электропроводности оказывают высокие температуры, в плотных зарядах высокие плотности при детонационных давлениях (металлизация).
Определённый интерес представляет работа [2]. В ней впервые сделана попытка исследования распределения электропроводности в детонационной волне. Измерения проводимости проводились с временным разрешением 0,25 нс. Однако, всё время измерений составило в ТНТ и нитрометане 20 нс, а в композите В 200 нс, что позволило произвести измерения только на участке нарастания электропроводности. В этой работе измерения проведены в жидком тротиле (»100 Ом-1см-1) и выдвинута гипотеза о проводимости продуктов детонации по „сетке” графитовых частиц в продуктах детонации тротила.
Впервые распределение электропроводности в детонационной волне в насыпных тэне и гексогене получено авторами [9]. Эксперименты показали наличие в распределении зоны высокой электропроводности и зоны низкой остаточной. Из-за нецилиндричности волны и низкого качества зарядов пространственное разрешение оказалось низким.
Более качественные результаты (пространственное разрешение – доли мм) получены при использовании дифференциальной методики [10]. Эксперименты проводились с насыпным тэном и гексогеном в зарядах Æ6 мм, помещённых в массивную стальную оболочку. Полученные результаты подтвердили результаты [9]. Распределение электропроводности в детонационной волне имеет две зоны: зону высокой электропроводности шириной » 1 мм, коррелирующую с шириной зоны химической реакции [7], электропроводность в этой зоне названа неравновесной, зона низкой электропроводности в равновесных продуктах детонации названа равновесной. Поставлен и исследован вопрос о влиянии распределения электропроводности на распределение напряженности электрического поля, сформулированы требования к измерительной ячейке.
Большой объём исследований электропроводности продуктов детонации выполнен школой Дремина А.Н. [4]. Авторы использовали методику [1]. Электроды погружались в продукты детонации на глубину 3-4 мм, что не позволило выявить зону высокой электропроводности. В связи с этим авторы считали, что имеется только зона равновесной электропроводности, определяемая высокими давлениями. Несовпадение результатов с [9,23] вызвало дискуссию, которая вместе с ионной гипотезой проводимости, выдвинутой авторами, не закончена и к настоящему времени. Здесь следует отметить, что внимательный анализ экспериментальных осциллограмм свидетельствует о существовании узкой зоны высокой электропроводности и в экспериментах [4].
Заслуживает внимания тщательно выполненная работа [7]. В ней методом электропроводности исследована детонация тротила и его сплавов с гексогеном в зарядах диаметром 10 мм в толстостенной металлической оболочке. Полученная максимальная электропроводность (»25 Ом-1см-1) в тротиле в 5 раз превосходит величину, полученную в [1]. Добавление гексогена уменьшает величину электропроводности и ширину зоны высокой проводимости. Авторы связывают это с образованием алмазной фазы конденсированного углерода. Работа подтверждает наличие двух зон проводимости. Полученные результаты авторы объясняют с точки зрения „сеточной” проводимости по графитовым частицам. В этой работе измерительные электроды выполнены в виде центрального проводящего стержня и соосного с ним цилиндра [7,9]. Такая методика обладает рядом недостатков, не позволяющих получить достоверное распределение электропроводности продуктов детонации. Учесть краевые эффекты и разлёт заряда взрывчатого вещества очень непросто, а их влияние, как оказывается, существенно. Если для авторов работ [1,4,5] разрешающая способность измерительной ячейки, определяемая её индуктивностью, не являлось помехой для измерений, то, рассматривая работы [7,9], следует помнить о времени нарастания тока в измерительном контуре, которое может не позволить зарегистрировать высокую электропроводность. Времена дискретизации в рассматриваемых работах были доведены до 50 наносекунд.
Современные работы предлагают методики свободные от присутствия в экспериментах трудностей связанных с краевыми эффектами и разлётом заряда [6]. Повышается временное разрешение, а времена дискретизации доводятся до 10 наносекунд. Однако усовершенствования утрачивают преимущества, имевшиеся ранее. Так в работе [6] отсутствует стационарность процесса детонации, что может привести к наблюдению совершенно других явлений, а с количеством взрывчатого вещества, применяемым в экспериментах, способна работать не каждая лаборатория. В частности, в начале измерений методика регистрирует проводимость ударно сжатого тротила без детонации. В продуктах детонации тротила получена максимальная электропроводность »250 Ом-1см-1.
В работе [13] качественно и количественно рассмотрено влияние ударно-волновых и краевых эффектов на измерение проводимости продуктов детонации контактной методикой. Экспериментально продемонстрирована „деформация” восстанавливаемого распределения электропроводности в зависимости от постановки эксперимента. В этой работе также подтверждено существование двух зон проводимости. Предложена постановка экспериментов для измерения проводимости невозмущенных, не затронутых волнами разгрузки продуктов детонации.
При рассмотрении процессов, сопровождающих исследования явления проводимости при детонации взрывчатых веществ, очевидны основные недостатки измерительного метода (рис.6). Помимо сопротивления продуктов детонации, незатронутых волнами боковой разгрузки, из-за наличия краевого эффекта при замыкании измерительных электродов меряется и сопротивление воздуха в ударной волне, и сопротивление разлетающихся продуктов детонации, и оболочки заряда. Присутствующий в измерениях краевой эффект учесть практически невозможно. Временное разрешение измерительной аппаратуры может быть недостаточным для регистрации сигналов в экспериментах. Разрешающая способность измерительной ячейки, определяемая временем нарастания тока в измерительном контуре, может не позволить наблюдать высокие значения электропроводности.
Следует понимать, что исследовать нужно проводимость невозмущённых продуктов детонации, так как именно электропроводность невозмущённых продуктов детонации несёт информацию о процессах, происходящих в детонационной волне.
В связи с вышеперечисленным, автор работы применил для исследований измерительную методику, свободную от вышеперечисленных недостатков, и позволяющую получить распределение и величину электропроводности невозмущённых продуктов детонации взрывчатого вещества. Данная методика измерений была опробована в экспериментах с октогеном в более ранней работе автора [13].
Автору дипломной работы было предложено продолжить исследования электропроводности продуктов детонации. Основной задачей являлось перейти к изучению распределения электропроводности конденсированных взрывчатых веществ за фронтом пересжатой детонации. Объектом исследования выбраны такие взрывчатые вещества как октоген, гексоген, тэн и тотил. Цель исследований – получить информацию, способную выявить природу возникновения электропроводности за фронтом детонационной волны. В связи с этим автору необходимо было сравнить результаты, полученные при нормальной и пересжатой детонации взрывчатых веществ, а также посмотреть на свойства проводимости ударно сжатых органических веществ, на примере стеариновой кислоты и её солей.
Работа выполнялась в лаборатории физики взрыва Института гидродинамики СО РАН. Лаборатория имеет многолетний опыт в области экспериментального исследования быстропротекающих процессов, регистрации быстроизменяющихся сигналов. Необходимое для работы специальное оборудование, такое как взрывная камера, высоковольтные генераторы импульсов, регистрирующая аппаратура, лаборатория предоставила.
электропроводность детонация взрывчатое вещество
Проведение экспериментов, связанных с исследованием взрывчатых веществ, сопряжено с рядом трудностей. Исследователю приходится иметь дело с высокоскоростными процессами с характерным временем десятые доли микросекунды и меньше. Для проведения работ экспериментатору требуются различные типы генераторов высоковольтных импульсов напряжения и отлаженные, синхронизированные по времени системы регистрации сигналов. Значительные заряды и электромагнитные возмущения, появляющиеся при взрыве, являются источниками электрических помех, поэтому измерительная линия должна быть тщательно согласована. Лаборатория обязана быть снабжена необходимой аппаратурой и оборудованием, неотъемлемым требованием является наличие взрывной камеры.
Взрывные работы проводились на объекте №8 Института гидродинамики СО РАН с использованием взрывной камеры №6, рассчитанной на подрыв заряда тротила, не превышающего 200 г по массе. На рис.3 показан вариант применённой измерительной линии. С генератора импульса запуска Г5-15 сигнал подавался на высоковольтный генератор импульсов и на генератор постоянного тока. По сигналу запуска высоковольтный генератор импульсов вырабатывает за короткое время сильный ток, который подаётся на детонатор, расположенный во взрывной камере, в результате чего детонатор подрывается и инициирует детонацию взрывчатого вещества. Одновременно с детонатором срабатывают генератор постоянного тока, подаваемого во взрывную камеру и пропускаемого через измерительную ячейку, зондирующую исследуемое взрывчатое вещество. Сигналы напряжения, возникающие на электродах измерительной ячейки в процессе детонации заряда, передаются на осциллограф, и информация автоматически записывается в виде файла на персональный компьютер.