Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Детонация

Детонация (далее Д) (франц. détoner - взрываться, от лат. detono - гремлю), процесс превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью. реакция вводится интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Благодаря резкому повышению температуры и давления за фронтом ударной волны превращение протекает чрезвычайно быстро в очень тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны (рис. 1, 2).

  Энергия, освобождающаяся в зоне реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Д, т. о., представляет собой самоподдерживающийся процесс.

  Возбуждение Д является обычным способом осуществления взрывов. Д в заряде взрывчатого вещества создается интенсивным механическим или тепловым воздействием (удар, искровой разряд, взрыв металлической проволочки под действием электрического тока и т.п.). Сила воздействия, необходимого для возбуждения Д, зависит от природы взрывчатого вещества. К механическому воздействию чувствительны, например, так называемые инициирующие взрывчатые вещества (гремучая азид и др.), которые обычно входят в состав капсюлей-детонаторов, используемых для возбуждения Д вторичных (менее чувствительных) взрывчатых веществ.

  В однородном взрывчатом веществе Д обычно распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного вещества скоростей распространения детонационной волны является минимальной. В детонационной волне, распространяющейся с минимальной скоростью, зона реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука (но со сверхзвуковой скоростью относительно исходного вещества). Благодаря этому волны разрежения, возникающие при расширении газообразных продуктов реакции, не могут проникнуть в зону реакции и ослабить бегущую впереди ударную волну. Д, отвечающая указанным выше условиям, называется процессом Чепмена - Жуге; соответствующая ей минимальная скорость распространения принимается в качестве характеристики взрывчатого вещества (см. табл.). Давление, которое создается при распространении детонационной волны в газообразных взрывчатых смесях, составляет десятки атмосфер, а в жидких и твердых взрывчатых веществах измеряется сотнями тысяч атмосфер.

  При определенных условиях во взрывчатом веществе может быть возбуждена Д, скорость распространения которой превышает минимальную скорость Д Так, взрыв заряда твердого взрывчатого вещества, помещенного в газообразную взрывчатую смесь, порождает в смеси ударную волну, интенсивность которой во много раз превосходит интенсивность волны, отвечающей режиму с минимальной скоростью. В результате в газовой смеси распространяется детонационная волна с повышенной скоростью. В этой волне, в отличие от процесса Чепмена - Жуге, зона реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью. Поэтому по мере удаления такой волны от места ее возникновения ударная волна постепенно ослабевает (сказывается влияние волн разрежения) и скорость распространения Д снижается до минимального значения.

  Детонационную волну с повышенной скоростью распространения можно также получить в неоднородном взрывчатом веществе при движении волны в направлении убывающей плотности. Еще одним примером распространения Д со скоростью, превышающей минимальное значение, может служить сферическая детонационная волна, сходящаяся к центру. Скорость волны с приближением к центру возрастает. В центре такая волна в течение короткого интервала времени создает давление, во много раз превышающее величину, характерную для режима Чепмена - Жуге.

  Устойчивый процесс Д не всегда возможен. Например, волна Д не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества слишком малого диаметра (разлет вещества через боковую поверхность вызывает прекращение реакции прежде, чем вещество успеет заметно прореагировать). Минимальный диаметр заряда, в котором возможен незатухающий процесс Д, пропорционален ширине зоны реакции. В газообразных взрывчатых смесях распространение Д возможно лишь при условиях, когда концентрация горючего газа (или паров горючей жидкости) находится в определенных пределах. Эти пределы зависят от природы взрывчатой смеси, давления и температуры. Например, в смеси с при комнатной температуре и атмосферном давлении волна Д способна распространяться, если концентрация (по объему) находится в пределах от 20% до 90%.

  Исследование волны Д в газах показывает, что при понижении начального давления реакция приобретает характер пульсаций. Неравномерное протекание реакции вызывает искажения движущейся впереди ударной волны (рис. 3). Наконец, при достаточно низком давлении осуществляется режим так называемой спиновой Д, при котором на фронте детонационной волны возникает излом, вращающийся по винтовой линии (рис. 4). Дальнейшее снижение давления приводит к затуханию Д

  Кроме Д, во взрывчатом веществе возможен др. тип волны реакции - горение. Волны горения всегда распространяются с дозвуковой скоростью (обычно значительно меньшей, чем скорость звука в исходном веществе). Движение волны горения обусловлено сравнительно медленными процессами теплопроводности и диффузии. При некоторых условиях горение может перейти в Д

  Во многих случаях, например при горении топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания или реактивного двигателя, при горении пороха в стволе артиллерийского орудия и др., Д недопустима. В связи с этим подбираются такие условия горения и состав используемых веществ, чтобы возникновение Д с характерным для нее чрезвычайно резким повышением давления было исключено.

  Скорости v детонации некоторых взрывчатых веществ

Вещество

v, м/сек

2+02 (газовая смесь) ::::::::.

2820

4+22 (газовая смесь) :::::::..

2320

2+32 (газовая смесь) :::::::.. 

1800

Нитроглицерин, СзН5(ОО2)3 (жид-
  кость, плотность d=l,60 г/см3) ::::...

7750

Тринитротолуол (тротил, тол),

  752)3СНз (твердое вещество,

  d=1,62 г/см3) ::::::::::::..

6950

 Пентаэритриттетранитрат (ТЭН)

  С5Н8(2)4 (твердое вещество,

  d=1,77 г/см3) ::::::::::::..

8500

 Циклотриметилентринитроамин (гексоген), 3666 (твердое ве-
щество, d=l,80 г/см3) :::::::::..

8850


  Лит.: Зельдович Я. Б., Компанеец А. С., Теория детонации, М., 1955; Щелкин К. И., Трошин Я. К., Газодинамика горения, М., 1963; Компанеец А. С., Ударные волны, М., 1963.

  К. Е. Губкин.

Рис. 3. Фотография следов, оставленных фронтом волны детонации на закопченной пластинке, помещенной на торце трубы. В трубе прошла детонация смеси  с  (2<sub>2</sub> + <sub>2</sub>) при начальном давлении 300 мм рт. ст.
Рис. 3. Фотография следов, оставленных фронтом волны детонации на закопченной пластинке, помещенной на торце трубы. В трубе прошла детонация смеси с (22 + 2) при начальном давлении 300 мм рт. ст.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 20.05.2024 15:04:06