7.2. ОЦЕНКА БРИЗАНТНОСТИ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА

Как отмечалось выше, бризантность взрывчатого вещества – это его способность к местному разрушительному действию, при котором нагружение среды осуществляется именно продуктами детонации. Бризантное действие взрывчатого вещества проявляется лишь на близких расстояниях от места взрыва, где давление и плотность энергии продуктов взрыва еще достаточно велики. Это расстояние сопоставимо с размерами самого заряда взрывчатого вещества. С удалением от места взрыва механическая эффективность резко снижается вследствие падения давления, скорости и других параметров продуктов взрыва.

Проявление бризантности – это осколочное действие боеприпасов, эффекты кумуляции, бронепробивное действие продуктов детонации и другие виды местных разрушений. Бризантность является одной из важных характеристик взрывчатого вещества, на основании которой проводится их сравнительная оценка и выбор для конкретных целей (боеприпасы, кумулятивные заряды, взрывчатые вещества для резки и обработки металлов взрывом и т.д.).

Бризантные свойства взрывчатого вещества не определяются полностью теми же параметрами, что и фугасность данного взрывчатого вещества. В частности, фугасность взрывчатого вещества возрастает с увеличением удельной теплоты взрывчатого превращения Q_в, удельным объемом V_o и теплоемкостью  газообразных продуктов взрыва.

Для оценки бризантности определяющими факторами являются другие параметры – скорость детонации D и давление детонации р. Изменение плотности заряда слабо влияет на фугасность, но зато оказывает сильное влияние на его бризантность. Это связано с тем, что скорость и давление детонации резко возрастают с увеличением начальной плотности взрывчатого вещества.

Теоретическая оценка бризантности

Известно несколько способов теоретической оценки бризантности, основанных на ряде физических предпосылок. Рассмотрим два способа расчета бризантности взрывчатого вещества.

В первом способе в качестве меры бризантности принимается величина скачка давления  на фронте волны детонации:

,

где р_о, ρ_о – давление и плотность невозмущенного воздуха;

u – скорость разлета продуктов детонации.

Во втором способе в качестве меры бризантности используется величина импульсивной силы. В предположении, что при встрече с преградой, вследствие движения продуктов детонации к стенке, они будут уплотняться, а давление возрастать, Рюденберг предложил характеризовать бризантность величиной импульсивной силы

,                                        (7.13)

где ρu²-динамический напор продуктов детонации в зоне детонационной волны.

Для сильной детонационной волны () выполняются следующие соотношения:

,                                                        

                                                                             (7.14)

                                      ,                                            

где  – показатель адиабаты продуктов детонации.

Подставляя (7.14) в (7.12), получим следующее выражение для расчета импульсивной силы:

Результаты экспериментов показали, что показатель адиабаты продуктов детонации k = 3; при этом формула для расчета импульсивной силы примет вид:

.

Указанные формулы являются приближенными и могут использоваться только для грубых оценок бризантности взрывчатого вещества.

Экспериментальное определение бризантности взрывчатого вещества

При экспериментальном определении бризантности взрывчатого вещества используются различные методы. Рассмотрим наиболее распространенные методы – обжатие свинцовых столбиков и обжатие медных крешеров.

Обжатие свинцовых столбиков

Метод обжатия свинцовых столбиков был предложен Гессом в 1876г. и является наиболее распространенным и простым методом испытания взрывчатых веществ на бризантность (рис. 7.6). Для испытаний применяется свинцовый столбик 2 диаметром 40 мм и высотой 60 мм, который вертикально установлен на массивной стальной плите 1. На столбик помещают стальную пластину диаметром 41 мм и высотой 10 мм, на которой установлен заряд взрывчатого вещества диаметром 40 мм, массой 50 г в бумажной оболочке. Заряд снабжен капсюлем-детонатором 5. При взрыве вещества столбик деформируется. Мерой бризантности является величина

,

где  – величина обжатия;

h₀, h_k – начальная и конечная высота столбика.

Функция a учитывает увеличение сопротивления столбика по мере его обжатия. В табл. 7.4 приведены величины Dh и a, характеризующие бризантность, для некоторых взрывчатых веществ.

Таблица 7.4

Значения бризантности для различных взрывчатых веществ

при плотности 1 г/см³

С увеличением плотности заряда (при той же массе), величина Dh линейно возрастает. Величина обжатия столбика зависит от скорости детонации для данного вещества, которая возрастает с измельчением компонентов и увеличением их гомогенности.

Рис. 7.6. Проба Гесса: 1-стальная плита, 2-свинцовый столбик, 3-заряд взрывчатого вещества, 4-стальные пластины, 5-детонатор

Обжатие медных крешеров

Данный метод предложен Кастом в 1893г. Схема бризантометра Каста приведена на рис. 7.7. На стальное основание 1 установлен полый стальной цилиндр 2 с притертым стальным поршнем 3 массой 680 г. На поршне имеется стальная накладка 4 толщиной 20 мм и массой 320 г, покрытая для защиты от непосредственного действия продуктов взрыва свинцовым диском 5 толщиной 4 мм. Заряд взрывчатого вещества 7 диаметром 20 мм и высотой 70 мм снабжен капсюлем-детонатором 8. Под поршнем установлен медный крешер 6 диаметром 7 мм и высотой 10,5 мм.

При подрыве заряда поршень получает динамический удар и обжимает крешер. При этом его высота уменьшается на величину . Величина обжатия Dh служит мерой бризантности исследуемого взрывчатого вещества. Результаты испытаний для некоторых веществ приведены в табл. 7.5.

Таблица 7.5

Результаты исследования бризантности методом обжатия медных крешеров

Сравнение результатов пробы Гесса и метода обжатия медных крешеров показали их идентичность (разброс результатов не превышает 2-4%).

Рис. 7.7. Проба Каста:

1-стальное основание, 2-цилиндр,3-поршень, 4-стальная накладка, 5-свинцовый диск, 6-крешер,7-заряд взрывчатого вещества, 8-детонатор

Следует отметить, что по отдельности бризантные или фугасные формы работы взрыва на практике встречаются редко. В большинстве случаев работа взрыва носит комбинированный характер – фугасно-бризантный. При этом реальное время совершения работы взрыва, то есть время отбора энергии от продуктов взрыва, при комбинированном воздействии, больше, чем при его бризантном действии (10^-6÷10^-5с), но меньше, чем при фугасном действии взрыва (10^-4÷10^-3с).