Pagina 4 din 32
Detonarea explozivilor
Detonarea este forma oficială a transformărilor explozive ale explozivilor industriali. care este un proces auto-susținut de mișcare de-a lungul unui exploziv cu o viteză supersonică a frontului șocului (salt de presiune), însoțit de o transformare chimică a materiei. Impulsul pentru dezvoltarea unei reacții chimice este, ca regulă, un val de șoc excitat de explozia unui capac de detonator sau a unui detonator electric, adică detonatoare intermediare. Astfel, reacția chimică apare ca rezultat al compresiei adiabatice și al încălzirii materiei în fața șocului. Complexul din fața șocului și din zona de reacție chimică se numește val de detonare.
În funcție de tipul explozivului, presiunea din fața șocului poate varia de la zeci de atmosfere (amestecuri de gaze explozive) la sute de mii (explozivi explozivi). În regimul de propagare staționară, viteza frontală de detonare poate fi de la 1 la 10 km / s pentru diferite explozivi. Căldura eliberată în forma de detonare a transformării chimice compensează pierderile de energie care intră în comprimarea și mișcarea substanței, asigurând constanța parametrilor undei detonării. Trebuie subliniat faptul că viteza de detonare nu depinde de ritmul inițial; este o valoare caracteristică și constantă a acestui exploziv. Porțiunea încărcăturii de la punctul de inițiere până la începutul propagării detonării cu o viteză staționară se numește regiunea detonării non-staționare.
Fundamentele teoretice ale detonarea au fost stabilite la sfârșitul secolului al XlX-lea, VA Mikhelson (Rusia), D.L. Chapman (Anglia) și E. Jouge (Franța). Un model matematic creat de acestea nu iau în considerare cinetica reacțiilor chimice în valul de detonare și frontul de șoc reprezentat în mod oficial ca o discontinuitate de suprafață care separă explozia inițială a produselor explozive.
Reacția exotermă excitată de un șoc mecanic, care este transmis de la stratul de reacție la stratul adiacent, se propagă sub forma unui val de presiune. Un astfel de proces este posibil numai dacă reacția chimică se termină înainte ca presiunea să scadă datorită undelor de descărcare care provin de la suprafața liberă la viteza sunetului. Un astfel de scenariu este posibil numai la presiuni foarte mari, când undele de presiune devin un val de șoc. Astfel, detonarea poate fi reprezentată ca o combinație a unui val de șoc cu o zonă de reacție chimică.
unda de șoc excită reacția în substanța și reacția îmbunătățește unda de șoc, până la stabilirea unui echilibru între energia transmisă și împrăștiate nu se află în modul de propagare a undei staționare detonare. Investigarea proceselor într-un val de echilibru în cazul unidimensional este sarcina teoriei hidrodinamic de detonare. Având în vedere energie la detonare, relațiile de bază între starea inițială și finală a parametrilor de material, iar viteza de detonare și viteza de masă a produselor de conversie chimică sunt în spatele frontului legilor de conservare a masei, impuls și energie în val.
Independent unul de celălalt, Ya.B. Zeldovich, J. Neumann, W. Doering a propus un model al unui val de detonare, care ia în considerare zona chimică de conversie (zona „vârf chimic“) IV în produsele finale. În conformitate cu acest model, original BB cu parametrii inițiali P0. v0 (Figura 4) este comprimat în față de șoc (punctul B), și părăsește descompune zona de reacție (punctul C), la o viteză redusă cu valoarea u, egală cu viteza de deplasare a produselor gazoase de explozie. În cazul legilor de curgere unidimensionale de conservare a masei și a impulsului se înregistrează după cum urmează:
unde P0 și P sunt presiunea inițială și respectiv presiunea; r 0 = 1 / v0, r = 1 / v sunt, respectiv, densitatea inițială a explozivilor și densitatea PV.
Legea conservării energiei este scrisă sub forma:
unde E, E0 sunt, respectiv, energia internă specifică în stările finale și inițiale. Expresia (1.16) este una dintre formele de înregistrare a ecuației adiabatului de șoc Hugoniot pentru PV.
Fig.4 Schema frontului de detonare: D - viteza de propagare a undei detonante; u este viteza MF.
Pe P-v-diagrama unui val de detonare, Figura 5, starea inițială corespunde punctele A, BB compresie față de șoc - punctul B. Reacția exotermă în BB, care a început la frontul de șoc (punctul B) se termină la suprafața Chapman-Jouget Fig. 4 sau în punctul C, Fig. Punctul C este punctul Jouget sau Chapman-Jouget; Acesta se află pe produsele de explozie adiabatic (Hugoniot adiabatice). Procesul de conversie este însoțită de expansiune MF, MF, prin urmare, scade presiune: Presiunea la Jouget RJ aproape davAdiabaticheskomu jumătate substanță compresibil este linia responsabilă AB, Fig.6 cu o înclinare foarte mică în raport cu axa orizontală, ceea ce indică o comprimare a timpului extrem de mic și o grosime mică a stratului comprimat. Zona Sun Chemical corespunde porțiunii căderii de presiune a curbei. Punctul C corespunde punctului Jouget, porțiunea dincolo de acest punct caracterizează căderea de presiune în PD expansiune.
Astfel, substanța în unda de detonație trece succesiv toate stările pe cale ABC zona de compresie în unda de șoc este foarte mic (aproximativ 0,1 microni), zona de reacție chimică depinde de proprietățile fizice ale explozivului chimice și și are o lățime de 0,5 mm (pentru azidă de plumb ) la 10 mm (pentru TNT și tetril). Durata de timp într-un vârf chimic de înaltă densitate flegmatizate de hexogen
(2,5 ± 5) · 10-9 s la presiunea maximă în undă este de 40 GPa.