Параметры источников взрыва
Некоторые характеристики взрывов в воздухе могут существенно зависеть от параметров источника, который формирует взрывную волну. В нашем определении взрыва подчеркивалось, что процесс можно считать взрывом, если энергия выделяется достаточно быстро и в достаточно малом объеме.
К основным параметрам источника, которые определяют амплитуду, продолжительность и другие характеристики взрывной волны, относятся во всяком случае энергия взрыва Е, плотность энерговыделения E/V и скорость энерговыделения, т. е. мощность. Четыре источника из перечисленных в табл. 2.1 имеют столь высокие плотность энерговыделбния и мощность, что генерируют подобные друг другу ударные волны, хотя и разной разрушительной силы. Установлено, что важнейшие свойства взрывных волн, генерируемых подобными «идеальными» источниками, могут быть определены на основе знания единственного параметра— суммарного энерговыделения — без учета плотности энерговыделения и мощности источника. К основным четырем «идеальным» источникам взрывов относятся точечные источники, атомные бомбы, лазерные искры и конденсированные взрывчатые вещества (BB). Атомные бомбы и лазерные искры упоминаются здесь лишь из соображений полноты обзора и не будут обсуждаться в дальнейшем.Точечный источник взрыва — это удобное для математического описания приближение реального взрывного процесса, которое имеет важное теоретическое значение. Взрывы, генерируемые конденсированными BB, важны для исследования случайных взрывов главным образом потому, что большинство экспериментальных данных по идеальным взрывным волнам получено именно при детонации конденсированных BB *>. Эти BB генерируют практически идеальные взрывные волны, поскольку плотность BB по сравнению с плотностью воздуха весьма велика и соответственно велико энерговыделение в единице объема. Для военных же целей наиболее важной характеристикой эффективности BB является энергосодержание единицы массы (или удельная теплота взрыва), поэтому приводятся как эта характеристика, так и плотность BB.
4 Подробное исследование взрывов конденсированных BB приведено в работе f42J.
Таблица 2.2. Характеристики некоторых взрывчатых веществ
Дадим краткое,описание BB, используемых в военных и промышленных целях. Большинство BB являются твердыми при комнатной температуре, но встречаются жидкие и полутвердые (пластичные) BB. Типичным для военных приложений твердым BB является тротил (тринитротолуол, THT). В практической деятельности часто используются различные динамиты и специальные промышленные BB. Что касается такого мощного жидкого BB, как нитроглицерин, то в чистом виде из-за своей высокой чувствительности к удару он используется редко — чаще в виде добавок в динамиты и в высокоэнергетичные ракетные топлива. Как следует из третьего столбца табл. 2.2, в котором приведены удельные тротиловые эквиваленты, различные конденсированные BB мало отличаются по теплоте взрыва. Вероятно, наибольшей удельной теплотой взрыва (но и очень малой стабильностью) обладает стехиометрическая смесь жидкого водорода и жидкого кислорода —16,7 МДж/кг. Это значение может быть использовано для опровержения чьего-либо заявления об открытии химического BB, более чем в 3,7 раза превосходящего по мощности тротил, удельная теплота взрыва которого 4520 кДж/кг. В большинстве конденсированных BB взрыв распространяется с постоянной скоростью при данной плотности и форме заряда. Эта скорость носит название «скорость детонации» D. Характерные значения скорости детонации лежат в пределах от 1,5 км/с для некоторых промышленных BB до 8 км/с для мощных штатных BB. Вопросы детонации обсуждаются в гл. 1, а также в работе [135] и в «Справочнике инженера-конструктора» [197]. В табл. 2.2 указаны свойства ряда типичных BB.
2.2.2.