Взрывчатые вещества в средствах инициирования под действием внешнего импульса (луч огня, удар и т. д.) способны взрываться (детонировать), т. е. чрезвычайно быстро вступать в химическую реакцию с выделением тепла и газов, способных производить разрушение и перемещение окружающей среды. Промышленные ВВ детонируют при воздействии на них взрыва СИ или ПД.
Взрывная реакция (детонация) по заряду распространяется с постоянной характерной для данного ВВ и диаметра скоростью,
т. е. имеет место самораспространяющийся процесс, не требующий дополнительного подвода энергии. Если размеры заряда меньше определенной критической величины, то взрыв не происходит или детонация заряда быстро прекращается.
Энергия при взрыве ВВ выделяется вследствие химической реакции окисления водорода в воду и углерода в оксид (СО) и диоксид (С02) углерода кислородом, входящим в состав молекул компонентов ВВ. Это обеспечивает высокую концентрацию энергии в единице объема ВВ. При горении веществ окисление горючих элементов происходит за счет кислорода воздуха. Так, при сжигании 1 л стехиометрической (количество горючего соответствует количеству окислителя) смеси спирта с кислородом выделяется 14,5 кДж энергии, водорода с кислородом — 7,5 кДж, а при взрыве 1 л нитроглицерина 9,85 -103 кДж. Низкая объемная концентрация энергии 1 л смеси обычных горючих объясняется тем, что на сжигание 1 л спирта (теплота сгорания 2,9-104 кДж/кг) требуется около 2000 л кислорода, а на 1 л смеси приходится 2,9 • 104/2000, т. е. 14,5 кДж тепла. Время сгорания смеси составляет несколько секунд.
|
|
Тепловая энергия, приходящаяся на 1 кг ВВ невелика и составляет в среднем 4 103 кДж/кг — в 7—10 раз меньше теплоты сгорания обычных горючих: керосина 4,6 · 104 кДж/кг, каменного угля 2,9 • 104 кДж/кг и т. д. У промышленных ВВ скорость распространения реакции составляет 2—7 км/с, что обеспечивает чрезвычайно большую мощность взрыва, характеризуемую количеством энергии, выделяемой в единицу времени.
Так, при взрыве патрона аммонита 6ЖВ длиной 0,2 м и массой 200 г при теплоте взрыва 4 • 103 кДж/кг выделяется 800 кДж энергии. При скорости детонации ВВ 3,5 км/с время взрыва составляет 0,2 м: 3500 м/с = 5,6 · 10-5 с, а выделяемая в момент взрыва мощность составит N = 800 кДж: 5,6-10-5 с = 14,6 млн. кВт. В момент взрыва ВВ образуется значительное количество газов (700—1000 л на 1 кг), которые выделяемым теплом нагреваются до температуры 1900—4500 СС.
В связи с чрезвычайно большой скоростью развития взрыва в массе ВВ в зоне заряда в начальный момент газы взрыва имеют весьма высокое давление (3—10 тыс. МПа), которое обеспечивает большое разрушительное (бризантное) действие заряда.
Взрыв сопровождается определенным звуковым эффектом, так как ударная волна, распространяющаяся от заряда со сверхзвуковой скоростью, на некотором расстоянии от центра взрыва в воздухе переходит в звуковую.
Таким образом, отличительными признаками взрыва ВВ являются: высокая объемная концентрация энергии, сверхзвуковая скорость выделения энергии, экзотермичность процесса, образование большого количества сжатых газообразных продуктов.