4.3. 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
Qв,
удельным объемом
V0
и теплоемкостью 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 Δp на фронте волны детонации:
где ро, ρо – 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
где ρu2 – динамический напор продуктов детонации в зоне детонационной волны. Для сильной детонационной волны (u ~ D; p >> p0) выполняются следующие соотношения:
(4.14)
где
Подставляя (4.14) в (4.12), 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. 4.6).
Рис. 4.6. Проба Гесса: 1-стальная плита, 2-свинцовый столбик, 3-заряд взрывчатого вещества, 4-стальные пластины, 5-детонатор
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
h0, hk – начальная и конечная высота столбика. Функция a учитывает увеличение сопротивления столбика по мере его обжатия. Таблица 4.4 Значения бризантности для различных взрывчатых веществ при плотности 1 г/см3
В табл. 4.4 приведены величины Dh и a, характеризующие бризантность, для некоторых взрывчатых веществ. 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. Обжатие медных крешеров Данный метод предложен Кастом в 1893 г. Схема бризантометра Каста приведена на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Проба Каста: 1-стальное основание, 2-цилиндр,3-поршень, 4-стальная накладка, 5-свинцовый диск, 6-крешер,7-заряд взрывчатого вещества, 8-детонатор
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.
Таблица 4.5 Результаты исследования бризантности методом обжатия медных крешеров
При подрыве заряда поршень получает
динамический удар и обжимает крешер. При этом его высота уменьшается
на величину 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÷10-5 с), но меньше, чем при фугасном действии взрыва (10-4÷10-3 с). |
