Бризантное действие

Проявляется на небольших расстояниях в виде дробления скальных пород, пролома стальных плит, осколочного действия боеприпасов и т. д.

Бризантность – важнейшая характеристика при выборе ВМ для совершения работы. В отличие от фугасного действия она зависит не столько от теплоты взрыва, сколько от скачка давления во фронте детонации, то есть от скорости детонации и плотности заряда.

Б=p₀uD

Ее действие также зависит от соотношения между временем деформации объекта Т и временем воздействия на него продуктов τ.

Если τ>T (тонкая стенка и большой заряд ВВ), то бризантность характеризуется детонационным давлением:

Р_Д =

где, ρ₀ – плотность;

Д – скорость детонации.

Если τ<T (толстая недеформируемая стенка, небольшой заряд ВВ),

то бризантное действие характеризуется импульсом силы давления на преграду:

I = Р_Д •τ =•p₀•l•S•Д

Где p₀, l, S, Д – плотность, длина, площадь сечения и скорость детонации заряда.

Реально из-за деформируемости преграды и бокового разлета продуктов работает не весь заряд. Для получения максимального бризантного действия обычно изготавливают заряды с наибольшей активной массой – плоские, широкие.

Например: к чисто бризантным формам работы взрыва можно отнести дробление негабаритных кусков породы накладными зарядами, упрочнение, сварку и резку металлов взрывом.

Фугасное действие

Чисто фугасные формы работы взрыва встречаются на практике редко, часть энергии тратится на измельчение породы, а не на ее выброс или перемещение.

Обычно время отбора энергии от продуктов взрыва больше, чем при бризантном действии, но меньше, чем время достижения продуктами атмосферного давления.

КПД фугасного взрыва всегда больше бризантного и возрастает с увеличением времени отбора энергии.

Преимущественно фугасное действие чаще всего проявляется при взрыве в грунте. Здесь возможно два варианта. Если глубина заложения заряда велика, то образуется так называемый «камуфлет» -пустота внутри грунта с уплотненными стенками. Если глубина заложения заряда невелика, то образуется воронка выброса. Она характеризуется показателем выброса:

n=

где R – радиус воронки;

h₀ – глубина помещения заряда

если n=1 – воронка нормального выброса;

n<1 – воронка уменьшенного выброса;

n>1 – воронка усиленного выброса.

В расчете зарядов выброса исходной является воронка нормального выброса. Старейшая эмпирическая формула веса заряда:

С=КV_норм ≈Кh³₀

где, К – коэффициент зависит от свойств грунта и ВМ.

Лекция № 17

Практические методы определения работоспособности и бризантности

Методы определения работоспособности

Рисунок. Изменение давления со временем при разлете продуктов взрыва заряда ВВ

Любые практические методы лишь частично могут оценить работоспособность ВМ. О работоспособности можно судить и по бризантному действию ВМ, но чем большую степень расширения газов удается охватить методикой, тем она более точна. При одинаковой работоспособности (площади под кривой давления) бризантность может существенно отличаться.

Работоспособность ВВ характеризует его способность производить при взрыве разрушение горных пород. Самым надежным способом определения работоспособности ВВ является испытание их в производственных условиях. Однако подобные испытания очень сложны и дороги. Поэтому существует несколько способов относительной оценки работы взрыва, позволяющих сравнивать различные ВВ по их работоспособности.

Наиболее распространенным способом практической оценки условной работоспособности ВВ является испытание и определение расширения канала свинцовой бомбы Трауцля взрывом заряда ВВ стандартной массы.

1. Метод свинцовой бомбы Трауцля – принят на Международном конгрессе прикладной химии. Это наиболее широко применяемый метод, стандартный метод в России.

Свинцовая бомба – цилиндр с осевым отверстием. Для испытания применяют бомбы, отлитые из чистого рафинированного свинца. Бомба имеет форму цилиндра, высота и диаметр которого 200±2 мм. В бомбе имеется несквозной канал по оси цилиндра глубиной 125±2 мм и диаметром 25±0,5 мм.

• В России и бывшем СССР свинцовая бомба изготавливается по ГОСТ 4546-48.

Заряд массой 10±0,01 г испытуемого ВВ плотностью около 1 г/см³ помещают в бумажную гильзу. В специально сделанное гнездо в заряде помещают КД или ЭД (электродетонатор ЭД-8-Э). Подготовленный таким образом заряд ВВ вводят в канал бомбы до его дна. Свободное пространство канала над зарядом засыпают кварцевым песком, просеянным через сито № 144 (144 отверстия на 1 см²).

Затем производят взрыв заряда ВВ, после чего образующуюся в бомбе грушевидную полость очищают волосяным ершом, содержимое удаляют перевертыванием бомбы и замеряют объем полости водой, заливаемой из стеклянного мерного цилиндра.

Из полученного объема вычитают первоначальный объем канала и объем той полости, которая получается при взрыве одного капсюля-детонатора без заряда ВВ (этот объем примерно равен 30 см³).

Полученная разность и дает численное значение работоспособности испытуемого ВВ в кубических сантиметрах. Работоспособность ВВ рассчитывают как среднее арифметическое из двух параллельных опытов, между которыми отклонения должны быть не более 10 см3. Обычно испытания производят при температуре бомбы примерно +15°С с отклонением ±5°С. При больших отклонениях температуры вводится поправка на изменение объема от температуры до 10% измеренного объема. При 0ºC прибавляют 5% объема, при 30º отнимают 6%.

Работоспособность выражается в единицах приращения объема. ВВ можно лишь расположить в определенный относительный ряд. Абсолютную величину работоспособности ВВ можно определить через эквивалентный заряд, который совершает такое же расширение как известное ВВ.

Описанный стандартный метод испытания в свинцовой бомбе является условным и не позволяет определить действительную работоспособность различных ВВ. Например, если одно ВВ дает расширение 300 см3, а другое 600 см3, то еще нельзя утверждать, что истинная работоспособность второго ВВ ровно вдвое больше работоспособности первого. Расширить объем канала бомбы на первые 300 см3 труднее, чем на последующие от 300 см3 (до 600 см3).

Работоспособность выражается в единицах приращения объема. ВВ можно лишь расположить в определенный относительный ряд.

А. Ф. Беляев, применив в качестве эталона заряды аммонита № 6, получил следующие данные относительной работоспособности некоторых ВВ (в %): тротил 82%, тетрил — 100%, 62%-ный динамит — 104%, гексоген — 122%, тэн —123%, аммонит скальный № 1 — 119%, детонит М — 118%, аммонал — 132%.

Абсолютную величину работоспособности ВВ можно определить через эквивалентный заряд, который совершает такое же расширение как известное ВВ.

Фугасность некоторых взрывчатых веществ :

• Тротилкристаллический — 285±7 см³

• Аммонитскальный № 1 прессованный — 450—460 см³ (тротиловый эквивалент 1,6)

• Аммонит № 6ЖВ — 365 см³ (тротиловый эквивалент 1,3)

• Аммонал— 400 см³ (тротиловый эквивалент 1,4)

• Гексоген— 480 см³ (тротиловый эквивалент 1,7)

1. Метод баллистической мортиры.

Баллистическая мортира – массивный груз на подвесках, внутри которого помещается поршень – снаряд. При взрыве заряда ВВ снаряд выбрасывается, а маятник отклоняется назад. По отклонению рассчитывают полную работу взрыва. Работа взрывных газов в баллистической мортире завершается при меньших степенях расширения, чем в свинцовой бомбе.

2. Метод оценки работоспособности по воронке выброса.

Метод может быть применен для зарядов большей массы и диаметров, что не всегда возможно при других методах оценки. В песчаном грунте на глубине 35 см (или другой, но постоянной) взрывают заряды испытываемого и эталонного ВВ различной массы. Измеряют глубину и диаметр каждой воронки, определяют объемы. По результатам взрывов определяют зависимость объема воронки выброса от массы заряда.

V=A(m-m₀)ⁿ

V – объем воронки;

m₀ – масса заряда;

A и n – константы характерные для ВВ.

Критерием относительной работоспособности является отношение массы эквивалентного заряда m_э и массы заряда испытуемого ВВ (m_ВВ) при взрыве которых образуются одинаковые воронки.

F=

Широкое применение получила оценка работоспособности ВВ в виде тротилового эквивалента. Это относительная величина, выражающая работоспособность ВВ через показатель работоспособности тротила. Экспериментально тротиловый эквивалент обычно находят путем измерения ударной волны в воздухе.

Практические методы определения бризантности ВВ.

Бризантность зависит от состава взрывчатого вещества, его плотности, физического состояния, степени измельчения. Как правило, бризантность возрастает с увеличением плотности искорости детонацииВВ.

Существует несколько способов определения бризантности.

1. Проба Гесса.

Наиболее простым и распространенным является проба Гесса. Этот способ в Российской Федерациииспользуется для промышленных ВВ как стандартный по ГОСТ 5984.

50 г испытуемого ВВ с плотностью 1 г/см³ помещают на стальную пластину, которую устанавливают на свинцовый столбик с Ø40 мм и высотой 60 мм. При взрыве заряда ВВ свинцовый столбик деформируется. Мерой бризантности является величина обжатия, то есть разность высот столбика до и после обжатия. Если обжатие больше 25 мм, то испытание таких мощных ВВ (ТЭН, гексоген) проводят с уменьшенными вдвое навесками 25 г. Бризантность по Гессу для тротила – 16-17 мм, для тетрила – 21 мм, 25 г гексогена – 18 мм. Метод позволяет располагать все ВВ в ряд с возрастающей бризантностью.

Рисунок 5. Проба Гесса

Бризантность некоторых взрывчатых веществ:

• Тротил— 16,5 мм

• Аммонитскальный №1 прессованный — 22 мм

• Аммонит № 6ЖВ — 14 — 17 мм

• Аммонал— 16 мм

• Гексоген— оценивается в 24 мм (разбивает свинцовый цилиндр).

Измерение бризантности взрывчатых веществ с высокой скоростью детонациии малымпредельным диаметром детонациипо обжатию свинцового цилиндра затруднительно из-за разрушения цилиндра. Для таких ВВ в России обычно применяют метод измерения обжатия медного цилиндра (кре́шера) в приборе-бризантометре (проба Каста). В качестве стандартного обычно используют заряд прессованного флегматизированного гексогена плотностью 1,65 г/см³.

Бризантность некоторых ВВ по обжатию медного крешера:

Гексогенфлегматизированный — 4,1—4,2 мм

• Гексогенпри плотности 1,75 г/см³ — 4,8 мм

• Октогенпри плотности 1,83 г/см³ — 5,4 мм

Другие способы:

• оценка дробления оболочки заряда

• измерение импульса ударной волнына баллистическом маятнике

• песчаная проба (sand crash test)

1. Определение бризантности ВВ с помощью баллистического маятника.

Это один из лучших методов. Маятник аналогичен баллистической мортире, но не имеет снаряда и внутренней полости.

Заряд ВВ взрывают на определенном расстоянии от торца носка маятника, а иногда прямо на носке (помещают на торцевую поверхность качающегося груза). При взрыве продукты импульсно воздействуют на конец маятника и свободно разлетаются. Мерой бризантного действия служит импульс ударной волны, рассчитываемый по формуле:

I=М

М – масса маятника

l – длина подвеса

φ – угол отклонения

Достоинство метода – испытываются значительные веса зарядов ВВ (около 200 г).

Кумулятивный эффект. Взрывные технологии.