Гидродинамическая теория детонации

Это возможно потому, что определяющее значение при взрыве имеет волна детонации, распространяющаяся через заряд. Эта волна движется во взрывчатом веществе так, как если бы это вещество было сжимаемой жидкостью. Поэтому в основе теории взрыва всех взрывчатых веществ лежит гидродинамическая теория детонации.

Исходным условием гидродинамической теории детонации является то, что реакция взрывного разложения осуществляется в зоне, непосредственно примыкающей к фронту детонационной волны. Фронт детонационной волны представляет собой поверхность, отделяющую зону, где происходит реакция взрыва, от еще не захваченного взрывом взрывчатого вещества. Фронт волны детонации движется с очень большой скоростью в направлении, перпендикулярном к поверхности этого фронта. Непосредственно за фронтом волны температура и давление скачкообразно повышаются.

Именно этим объясняется, что реакция взрыва очень быстро протекает за фронтом волны детонации и полностью осуществляется в очень небольшом по толщине слое. Этот слой перемещается за фронтом волны детонации со скоростью этой волны и оставляет за собой раскаленные и имеющие высокое давление газы, стремящиеся расшириться и производящие механическое действие взрыва.

Процесс передачи взрыва волной сжатия

При такой нагрузке взрывчатое вещество уплотняется, а при уплотнении и сдвиге нагревается. Повышение температуры может в отдельных точках быть очень значительным; в этих точках и может произойти инициирование взрыва. Если таких точек достаточно много и они расположены близко друг к другу, то микроскопические зоны взрыва сливаются друг с другом и взрывной процесс распространяется на весь образец взрывчатого вещества.

Взрыв может произойти также и при нагревании. Если пламя прикоснется к взрывчатому веществу, то оно загорается и горит более или менее спокойно, не вызывая взрыва. Объясняется это тем, что прогревается только поверхностный слой взрывчатого вещества, который немедленно разлагается, превращаясь в продукты взрыва, а высокое давление и высокая температура не передаются внутрь заряда.

Рассмотренные примеры показывают, что возникновение и распространение взрыва связаны с передачей через заряд мощного сжатия, приводящего к быстрому и сильному нагреванию взрывчатого вещества. Такое сжатие и нагрев могут быть вызваны газами, возникающими при взрыве какой-либо части заряда, например, под действием детонатора. Именно такой механизм передачи взрыва следует считать основным процессом, обеспечивающим полноценный взрыв применяемых на практике зарядов взрывчатых веществ.

Изменение термодинамических параметров среды при прохождении через фронт детонационной волны описывается детонационной адиабатой.

Чаще всего в обычной жизни детонация встречается в автомобильных моторах. Двигатели внутреннего сгорания, реализующие цикл Отто, быстро разрушаются, так как рассчитаны на медленное горение горючей смеси. Быстрое детонационное сгорание резко повышает давление в камере сгорания, что приводит к быстрому выходу двигателя из строя. При сильной детонации - меньше чем за минуту. Топливо с более высоким октановым числом лучше противостоит детонации.

Явление детонации лежит в основе действия бризантных взрывчатых веществ, широко применяемых как в военном деле, так и в гражданской хозяйственной деятельности при производстве взрывных работ.

ДЕТОНАЦИОННАЯ ВОЛНА - ударная волна, распространяющаяся по взрывчатому веществу со сверхзвуковой скоростью и сопровождающаяся экзотермической химической реакцией превращения взрывчатого вещества. Давление, которое создается при распространении детонационной волны, - сотни кПа (газообразные взрывчатые смеси) и тыс. МПа (жидкие и твердые взрывчатые вещества).