Основные понятия о взрывах и взрывчатых веществах

Подводные взрывные работы.

Учебные вопросы:

1.Основные понятия о взрывах и взрывчатых веществах.

2. Подводные взрывы. Характеристики ВВ, используемые при проведении подводных

взрывных работ.

3. Способы взрывания и средства инициирования промышленных ВВ.

Основные виды подводных взрывных работ и особенности их проведения.

1. Подводные взрывные работы;

- подводные земляные работы;

- строительство подводных инженерных сооружений;

- ремонт подводных сооружений;

- укладка и ремонт подводных кабелей;

- прокладка и ремонт подводных трубопроводов;

- подводная резка и сварка металлов;

Литература:

1. К.А.Забела, Ю.Г.Кушнирюк. Пособие по подводно-техническим работам в строительстве/ К. Будивельник. – 1975 г. – стр. 26-25.

Основные понятия о взрывах и взрывчатых веществах.

Взрыв — это процесс очень быстрого превращения взрывчатого вещества в большое количество сильно сжатых и нагретых газов, которые, расширяясь, производят механическую работу (разрушение, перемещение, дробление, выбрасывание).

Взрывчатое вещество (ВВ) — химические соединения или смеси таких соединений, которые под воздействием определенных внешних воздействий способны к быстрому, саморазвивающемуся химическому превращению в большое количество газов.

По химическому процессу взрыв представляет горение ВВ, но отличается от простого горения быстротой процесса, происходящего в тысячные и десятитысячные доли секунды. Отсюда, по скорости превращения взрыв делят на два типа — горение и детонация.

При горении передача энергии от одного слоя вещества к другому происходит путем теплопроводности. Взрыв типа горения характерен для пороха. Процесс образования газов происходит достаточно медленно. Благодаря этому, при взрыве пороха в замкнутом пространстве (гильзе патрона, снаряда) происходит выбрасывание пули, снаряда из ствола, но не происходит разрушения гильзы, патронника оружия.

При детонации процесс передачи энергии обуславливается прохождением ударной волны по ВВ со сверхзвуковой скоростью (6-7 тыс. м. в секунду). В этом случае газы образуются очень быстро, давление возрастает мгновенно до очень больших величин. Проще говоря, у газов нет времени уходить по пути наименьшего сопротивления и они в стремлении расшириться, разрушают все на своем пути. Этот тип взрыва характерен для тротила, гексогена, аммонита и т.п. веществ.

Для начала процесса взрыва (далее он развивается самопроизвольно) необходимо внешнее воздействие, т.е. требуется подать на ВВ определенное количество энергии. Внешние воздействия подразделяются на следующие типы:

1. Механическое (удар, накол, трение)
2. Тепловое (искра, пламя, нагревание)
3. Химическое (хим. реакция взаимодействия какого-либо вещества с ВВ)
4. Детонационное (взрыв рядом с ВВ другого ВВ)

В зависимости от типа взрыва и чувствительности к внешним воздействиям все ВВ делят на три основные группы:

1. Инициирующие ВВ.
2. Метательные ВВ.
3. Бризантные ВВ.

Инициирующие ВВ. Обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям и их взрыв, (детонация) оказывает детонационное воздействие на бризантные и метательные ВВ, которые обычно к остальным типам внешнего воздействия не чувствительны вовсе или же обладают неудовлетворительной чувствительностью. Поэтому, инициирующие вещества и применяют только для возбуждения взрыва бризантных или метательных ВВ. Для обеспечения безопасности применения инициирующих ВВ, их упаковывают в защитные приспособления (капсюль, капсюльная втулка, капсюль — детонатор, электродетонатор, взрыватель). Типичные представители инициирующих ВВ: гремучая ртуть, азид свинца, тенерес (ТНРС).

Метательные ВВ. Метательными ВВ (порохами) называются такие вещества, основной формой взрывчатого превращения которых является горение. При взрыве пороха дробящее действие проявляется в незначительной степени по сравнению с действием в виде отбрасывания, разбрасывания окружающей среды, поэтому их после появления бризантных ВВ стали называть метательными ВВ. Пороха делятся на дымные и бездымные.

Бризантные ВВ. Бризантные ВВ свое название получили от французского briser, что значит дробить, разламывать. Бризантные ВВ в отличие от инициирующих не детонируют от таких простых начальных импульсов, как искра и луч пламени. Для возбуждения в них детонации необходим начальный импульс в виде взрыва небольшого количества инициирующего ВВ, а иногда и взрыва так называемого промежуточного детонатора из другого, более чувствительного вещества, взрывающегося, в свою очередь, от инициирующего ВВ. Бризантные ВВ — основные вещества, применяющиеся в огромных количествах для снаряжения боеприпасов (артиллерийских снарядов, минометных мин, авиационных бомб, морских и инженерных мин) и для производства взрывных работ как для военных.

Бризантные ВВ подразделяются на:

- ВВ повышенной мощности, обладающие повышенной скоростью детонации (7500 — 8500 м/с) и выделяющие большое количество тепла при взрыве (Тэн, Гексоген, Тетрил, Октоген, Нитроглицерин);

- ВВ нормальной мощности - обладают большой стойкостью, выдерживают длительное хранение и весьма мало чувствительны ко всякого рода внешним воздействиям, что делает обращение с ними практически безопасным (Тротил, Пикриновая кислота, Пластичное ВВ (пластит-4), Динамиты);

- ВВ пониженной мощности -обладают пониженной бризантностью вследствие существенно меньшего тепловыделения и меньшей скорости их детонация (не более 5000 м/с), поэтому они уступают бризантным ВВ нормальной мощности по бризантному действию и равноценны им по работоспособности (Аммиачная селитра, Аммониты, Динамоны, Аммоналы).

Все ВВ характеризуются рядом данных, в зависимости от величин которых решается вопрос о применении данного вещества для решения тех или иных задач. Наиболее существенные из них это:

1. Чувствительность к внешним воздействиям
2. Энергия (теплота) взрывчатого превращения
3. Скорость детонации
4. Бризантность
5. Фугасность
6. Химическая стойкость
7. Продолжительность и условия работоспособного состояния
8. Нормальное агрегатное состояние
9. Плотность

Достаточно полно свойства ВВ можно описать, используя все девять характеристик. Однако для понимания в целом того, что обычно называют мощностью или силой можно ограничиться двумя характеристиками: «Бризантность» и «Фугасность».

Бризантность — это способность ВВ дробить, разрушать соприкасающиеся с ним предметы (металл, горные породы и т.п.). Величина бризантности говорит о том, насколько быстро образуются при взрыве газы. Чем выше бризантность того или иного ВВ, тем более оно годится для снаряжения снарядов, мин, авиабомб. Такое ВВ при взрыве лучше раздробит корпус снаряда, придаст осколкам наибольшую скорость, создаст более сильную ударную волну. С бризантностью напрямую связана характеристика — скорость детонации, т.е. насколько быстро процесс взрыва распространяется по веществу ВВ.

Фугасность — иначе говоря, работоспособность ВВ, способность разрушить и выбросить из области взрыва, окружающие материалы (грунт, бетон, кирпич и т.п.). Эта характеристика определяется количеством, образующихся при взрыве газов. Чем больше образуется газов, тем большую работу способно выполнить данное ВВ.

Для взрывных работ в грунте более походят ВВ, обладающее наибольшей фугасностью прилюбой бризантности. Для снаряжения снарядов в первую очередь ценна высокая бризантность и не столь важна фугасность.

Реальным способом сравнения мощностей различных ВВ является тротиловый эквивалент. Его суть заключается в том, что мощность тротила условно принята за единицу. Все остальные ВВ (в том числе и ядерное ВВ) сравниваются с тротилом. Оценка осуществляется из условия необходимого количества тротила для выполнения такой же взрывной работы, что и данным количеством этого ВВ. Например: 100гр. гексогена дают тот же результат, что и 125 гр. тротила, а 75 гр. тротила заменят 100гр. аммонита.

Работоспособность ВВ определяется условным количеством вещества, которое выбрасывается при взрыве. Определение работоспособности ВВ произведится по методу Трауцля (рис.1).

После взрыва заряда испытуемого ВВ просверленный в цилиндре канал превращается в полость. Эту полость заполняют водой и по ее количеству определяют объем полости. Работоспособность ВВ (Р) характеризуется уширением полости за счет действия заряда ВВ, выраженным в см³.

P = V – (V ₁ + V ₂), см³,

где V – объем полости после взрыва, см³;

V ₁ = 61.5см³ – первоначальный объем канала при диаметре канала 25 мм и глубине 125 мм;

V ₂ = 28-30см³– уширение полости за счет взрыва капсюля-детонатора.

Определение скорости детонации ВВ. Может быть осуществлено по методу Дотриша (рис. 2).

После взрыва заряда измеряется расстояние m от края пластинки до точки М, в которой на пластинке остается след от встречи волн детонации, распространяющихся по обоим отрезкам детонирующего шнура. Скорость детонации ВВ определяется, исходя из равенства времени прихода детонационной волны в точку М через отрезок шнура L ₁ (t ₁), а с другой стороны – через заряд ВВ (на расстоянии S)и второй отрезок шнура L ₂ (t ₂):

поскольку t ₁ = t ₂, то

отсюда , м/с.

Определение бризантности ВВ производится по методу Гесса (рис. 3) и характеризуется степенью обжатия свинцового столбика в мм.

Производятся измерения высоты столбика из рафинированного свинца до и после взрыва. Изменение высот столбика после взрыва является относительной характеристикой бризантности взрывчатого вещества.