Характеристика взрыва промышленных взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества в средствах инициирования под дей­ствием внешнего импульса (луч огня, удар и т. д.) способны взры­ваться (детонировать), т. е. чрезвычайно быстро вступать в хими­ческую реакцию с выделением тепла и газов, способных произ­водить разрушение и перемещение окружающей среды. Промыш­ленные ВВ детонируют при воздействии на них взрыва СИ или ПД.

Взрывная реакция (детонация) по заряду распространяется с постоянной характерной для данного ВВ и диаметра скоростью,

т. е. имеет место самораспространяющийся процесс, не требующий дополнительного подвода энергии. Если размеры заряда меньше определенной критической величины, то взрыв не происходит или детонация заряда быстро прекращается.

Энергия при взрыве ВВ выделяется вследствие химической реакции окисления водорода в воду и углерода в оксид (СО) и диоксид (С0₂) углерода кислородом, входящим в состав моле­кул компонентов ВВ. Это обеспечивает высокую концентрацию энергии в единице объема ВВ. При горении веществ окисление горючих элементов происходит за счет кислорода воздуха. Так, при сжигании 1 л стехиометрической (количество горючего соот­ветствует количеству окислителя) смеси спирта с кислородом выделяется 14,5 кДж энергии, водорода с кислородом — 7,5 кДж, а при взрыве 1 л нитроглицерина 9,85 -10³ кДж. Низкая объемная концентрация энергии 1 л смеси обычных горючих объясняется тем, что на сжигание 1 л спирта (теплота сгорания 2,9-10⁴ кДж/кг) требуется около 2000 л кислорода, а на 1 л смеси приходится 2,9 • 10⁴/2000, т. е. 14,5 кДж тепла. Время сгорания смеси состав­ляет несколько секунд.

Тепловая энергия, приходящаяся на 1 кг ВВ невелика и составляет в среднем 4 10³ кДж/кг — в 7—10 раз меньше теплоты сгорания обычных горючих: керосина 4,6 · 10⁴ кДж/кг, каменного угля 2,9 • 10⁴ кДж/кг и т. д. У промышленных ВВ скорость рас­пространения реакции составляет 2—7 км/с, что обеспечивает чрезвычайно большую мощность взрыва, характеризуемую коли­чеством энергии, выделяемой в единицу времени.

Так, при взрыве патрона аммонита 6ЖВ длиной 0,2 м и массой 200 г при теплоте взрыва 4 • 10³ кДж/кг выделяется 800 кДж энер­гии. При скорости детонации ВВ 3,5 км/с время взрыва состав­ляет 0,2 м: 3500 м/с = 5,6 · 10^-5 с, а выделяемая в момент взрыва мощность составит N = 800 кДж: 5,6-10^-5 с = 14,6 млн. кВт. В момент взрыва ВВ образуется значительное количество газов (700—1000 л на 1 кг), которые выделяемым теплом нагреваются до температуры 1900—4500 ^СС.

В связи с чрезвычайно большой скоростью развития взрыва в массе ВВ в зоне заряда в начальный момент газы взрыва имеют весьма высокое давление (3—10 тыс. МПа), которое обеспечи­вает большое разрушительное (бризантное) действие заряда.

Взрыв сопровождается определенным звуковым эффектом, так как ударная волна, распространяющаяся от заряда со сверх­звуковой скоростью, на некотором расстоянии от центра взрыва в воздухе переходит в звуковую.

Таким образом, отличительными признаками взрыва ВВ яв­ляются: высокая объемная концентрация энергии, сверхзвуковая скорость выделения энергии, экзотермичность процесса, образо­вание большого количества сжатых газообразных продуктов.