Взрывчатые вещества и пороха

Для определения взрывоопасности порохов и взрыв­чатых веществ при их хранении и эксплуатации используются следующие методы: дифференциально-термический анализ ки­нетики разложения вещества при повышенных температурах, метод копровых испытаний для изучения чувствительности по­рохов и взрывчатых веществ к удару, метод изучения передачи детонации через зазор или инертную преграду и метод опреде­ления критического диаметра детонации.

Основы методов изучения термического разложения веществ в изотермических условиях описаны выше (в разделе о тепловых взрывах). Как показано на рис. 1.28, при низкой температуре термостата температура исследуемого вещества лишь незначи­тельно возрастает с течением времени по сравнению с темпера­турой термостата θο. C повышением начальной температуры в термостате O₀ в серии опытов различие между температурой центральной части образца и O₀ становится все более существен­ным, и наконец достигается критическое значение O₀, при пре­вышении которого образец исследуемого вещества будет взры­ваться по истечении определенного периода индукции, величина которого падает с ростом O₀. Как уже отмечалось выше, по ве­личине критической температуры и зависимости периода индук­ции от температуры термостата O₀ можно определить кинетиче­ские аррениусовы параметры исследуемого вещества.

При использовании адиабатического калориметра осуществ­ляется программированный нагрев образца, а о наличии хими­ческого превращения в исследуемом веществе судят по откло­нению скорости нагрева вещества от скорости, заданной про­граммой. Поскольку при низких температурах период индукции велик, то обычно калориметрические исследования проводятся путем последовательного повышения температуры в калори­метре на определенную величину, до тех пор пока не станет за­метным саморазогрев вещества за счет химической реакции.

Время,с

Рис. 1.28. Температурные зависимости в изотермическом калори­метре [649].

Начиная с этой пороговой температуры, калориметр переклю­чается на адиабатический режим работы и регистрируется за­висимость температуры образца от времени на стадии, предше­ствующей взрыву. При этом можно использовать уравнения тео­рии адиабатического теплового взрыва. Интересное обсуждение этого метода можно найти в работе [641].

При проведении копровых испытаний небольшое количество исследуемого вещества помещается на тяжелом металлическом основании (наковальне), образец исследуемого вещества накры­вается пластиной (роликом), на который сверху с определенной высоты сбрасывается груз известной массы. В опытах в резуль­тате варьирования высоты падения груза определяется такое ее значение H₅₀, при котором вероятность взрывов исследуемого вещества составляет 50 %. Измеренное в опытах значение H₅₀ характеризует чувствительность пороха или взрывчатого веще­ства к механическому удару. Хотя для этой методики характе-

Рис. 1.29. Схема установки для изучения передачи детонации, (размеры.указаны в см).

1 — пластина-свидетель из мягкой стали; 2 — холоднокатаная сталь­ная труба; 3—акцепторный заряд BB, 4 — экран из нескольких пла­стинок; 5 — таблетки тетрила, 6 — детонатор, 7 — воздушный зазор.

рен большой разброс экспериментальных данных, тем не менее по ^личине H₅₀ можно судить о легкости возбуждения взрыва в том или ином веществе при механическом ударе. В условиях копровых испытаний детонации как таковой не наблюдалось, однако и пороха, и взрывчатые вещества при испытаниях на копре обычно воспламеняются. Типичные результаты опытов для твердых и жидких взрывчатых веществ, полученные на копрах различных конструкций, можно най­ти в работе Мачека [385] и спра­вочнике [649] (см.

Чувствительность взрывчатых ве­ществ и порохов к возбуждению де­тонации определяется в опытах по передаче детонации через инертную преграду или зазор. На рис. 1.29 по­казана типичная схема постановки экспериментов по изучению пере­дачи детонации, рекомендованная Лабораторией вооружений ВМС США. В этих экспериментах между активным инициирующим зарядом BB и исследуемым веществом поме­щается определенное количество инертных прокладок из ацетилцел­люлозы или луцита толщиной 0,25 мм. Считается, что в исследуе­мом донорном заряде происходит возбуждение детонации, если в пла­стине-свидетеле из мягкой стали пробивается отверстие. В серии опы­тов последовательно увеличивается толщина инертной преграды (т. е. количество пластинок), до тех пор пока пластина-свидетель будет иметь лишь незначительные повреждения после опыта. Идея ме­тода заключается в том, что инициирующая ударная волна затухает по мере распространения в материале преграды (или в воздушном зазоре) и что для каждого BB или пороха существует минимальная амплитуда инициирующей удар­ной волны, при которой в исследуемом образце еще может произойти возбуждение детонации. Следовательно, чем больше критическая толщина преграды, тем выше чувствительность ис­следуемого BB или пороха к ударноволновому воздействию. Этот метод изучения чувствительности BB и порохов исполь­зуется сравнительно редко,, поскольку при диаметрах заряда исследуемого вещества, меньших критического диаметра дето­нации того же BB, исследуемое вещество в соответствии C этим методом будет признано чрезвычайно нечувствительным, хотя при использовании в той же методике заряда с диаметром, пре­вышающим критический диаметр, то же самое вещество будет гораздо более чувствительным к ударноволновым воздействиям.

Для определения критического диаметра детонации предло­жено несколько методик, в которых используются длинные ци­линдрические (безоболочечные) заряды разного диаметра и на­ходится наименьший диаметр заряда, при котором еще возможно распространение по заряду стационарной детонации. При диа­метрах заряда, равных или немного превышающих критиче­ский диаметр детонации, скорость детонации получается меньше термодинамической скорости детонации, что связано с влиянием сильного бокового разлета продуктов детонации в окружающую атмосферу.

1.5.