3.1 Зависимость скорости детонации от различных факторов.

1) Химическое строение и химический состав вв.

Состав и строение ВВ влияют на теплоту взрыва через кислородный баланс, теплоту образования ВВ и состав газообразных продуктов. Максимальная теплота взрыва наблюдается у взрывчатых веществ с кислородным балансом близким к нулю. Чем больше теплота взрыва, объем газообразных продуктов, и легче средний молекулярный вес продуктов взрыва, тем выше скорость детонации ВВ.

2) Плотность.

Повышение плотности ВВ приводит к увеличению давления, концентрации продуктов детонации, плотности энерговыделения и

соответственно повышению скорости детонации.

Для мощных индивидуальных ВВ зависимость похожа на степенную D = В·ρвплоть до плотности монокристалла. Для узкого диапазона плотности (рабочего диапазона) широко используют линейную функцию:

D₂ = D₁+М·(ρ₂ - ρ₁)

D₁ – скорость детонации при плотности ρ₁

М – угловой коэффициент, индивидуален для каждого ВВ

(для ТЭНа М = 3,95 ).

Для смесевых ВВ, изготовленных из невзрывчатых и маломощных веществ, с увеличением плотности заряда скорость детонации растет до определенного предела, а затем резко падает до полного прекращения детонации. Перепрессовка уменьшает вероятность образования локальных точек разогрева и ухудшает условия перемешивания компонентов.

3) Температура и давление.

Влияние начальной температуры и давления на скорость детонации сказывается только при критических условиях. Нормальная детонация от них практически не зависит.

4) Примеси.

Инертные примеси в целом снижают скорость детонации. Однако небольшие количества добавок, приводящих к увеличению плотности, могут немного повышать скорость детонации. Примеси горючих металлов, повышающих тепловой эффект, или примеси улучшающие кислородный баланс увеличиваютQ взрыва и скорость детонации.

5) Диаметр.

При диаметре заряда менее критического d<d_кр детонация не распространяется. При увеличении диаметра выше критического скорость детонации возрастает, приближаясь к предельному значению. Увеличение диаметра до бесконечности приводит к незначительному увеличению до идеальной детонации. Величины d_кр. и d_пред. не постоянны. Наличие оболочки уменьшает их значение, сдвигает кривую влево. Чем прочнее и массивнее оболочка (меньше сжимаемость) – тем сильнее её действие. Но даже в неразрывающейся оболочке существуют критический и предельный диаметры. Мелкокристаллические или высокодисперсные порошки ВВ имеют меньшие d_кр. и d_пр..

Принцип Харитона

Ю.Б. Харитон объяснил причину существования критического диаметра детонации исходя из баланса времени разлета продуктов и времени химической реакции. По Харитону сжатие ударной волной приводит к возбуждению в ВВ химической реакции по тому или иному механизму. Одновременно высокое давление вызывает его расширение и разброс реагирующего вещества (даже исходного ВВ)

Скорость и время химического превращения имеют определенные значения, τ хим. реакции.

Волна расширения идет со скоростью звука в среде, а время достижения этой волной оси заряда зависит от диаметра.

τ разгрузки =

Диаметр заряда при котором τ _раз. становится равным τ _х..р. и есть d _кр..

Харитон рассматривал фронт детонации плоским. Он предложил примерную формулу:

d _кр ≈ 2C_j·τ _х.р.

формула дает сильно заниженные значения d _кр. Из этой формулы вытекает, что всякое вещество, способное к экзотермической реакции с образованием газов, способно к детонации.

Кук показал, что волна разрежения с боковой поверхности приводит к искривлению фронта детонации. При критическом диаметре по Куку радиус кривизны равен радиусу заряда. Кривизна фронта детонации при малых диаметрах была доказана и теоретически и экспериментально.

Современная теория, развитая Кобылкиным И.Ф., и основанная на анализе скорости выделения энергии в результате химической реакции и скорости её уменьшения вследствие расходимости потока за фронтом.

d _кр. =

Г – параметр Грюнайзена;

W – начальная скорость разложения ВВ после ударного сжатия;

Q_PV – изобарно-изохорный тепловой эффект.

Согласно этой теории d_кр зависит не только от энергетических характеристик, но и от начальной скорости разложения ВВ после ударного сжатия. Это позволяет объяснить существенную разницу критических диаметров литого и прессованного тротила различным количеством локальных точек разогрева и т. д.