Фугасное и бризантное действие взрыва



Многочисленные формы механической работы продуктов взрыва удобно объединить в две основные группы: фугасные и бризантные.

Если энергетические характеристики ВВ определяют их потенциальные возможности, т.е. способность совершать некоторую работу (разрушение, метание и т.д.), то характеристики бризантности и фугасности позволяют оценить особенности выделения энергии, т.е. по их значению можно составить представление о самом процессе совершения работы продуктами взрыва.

Бризантность – это способность ВВ (точнее их газообразных продуктов взрыва) к местному разрушительному действию, которое является результатом резкого удара продуктов детонации по окружающей ВВ среде.

Бризантное действие ВВ проявляется лишь на близком расстоянии от места взрыва, где давление и плотность энергии газообразных продуктов взрыва велики. Максимальный эффект бризантности проявляется при непосредственном контакте заряда ВВ с окружающей средой, при условии распространения детонационной волны в направлении перпендикулярном преграде. Внешнее проявление бризантности заключается в дроблении среды. Опыт показывает, что бризантное действие зависит от энергетических характеристик ВВ, их плотности, скорости детонации и давления газообразных продуктов взрыва на фронте детонационной волны (иногда говорят «детонационное» давление).

Многие исследователи предлагали характеристики для оценки бризантности. Каст предложил вначале бризантность определять (ВП) по формуле

          , (вт/м3),                 (2.45)

где П – потенциал ВВ (Дж/кг),

pо  - плотность ВВ (кг/м3),

t - время прохождения детонационной волны, с.

Позже Каст предложил заменить потенциал на силу (¦) равную ¦=взр и принять, что время взрыва t обратно пропорционально скорости детонации (D). С учетом этого можно записать

           , ( ) .             (2.46)

Снитко, учитывая, что между П и f нет прямой пропорциональности, предложил вместо П использовать теплоту взрыва QV , а время взрыва выразить не только через скорость детонации (D), но и через линейный размер заряда lо, например его длину:

 , ( ).                            (2.47)

В – называется энергетическим напряжением при взрыве.

Формулы (2.45-2.47) применяются при количественной оценке бризантности. Однако они все носят до некоторой степени условный характер. Для оценки бризантности часто используют экспериментальные характеристики.

Наиболее простым и распространенным методом испытания на бризантность является проба на обжатие свинцовых столбиков (проба Гесса, см. рис.2.9). Для испытания применяются свинцовые столбики (2) диаметром 40 мм и высотой 60 мм. Свинцовый столбик располагают на массивной стальной плите (1) в вертикальном положении. На столбик помещают стальную пластинку (3) толщиной 10 мм и диаметром 41 мм, на которую устанавливается заряд (4) испытываемого ВВ массой 50г в бумажной оболочке диаметром 40 мм. При взрыве заряда ВВ (инициирование детонационным шнуром (5)) свинцовый столбик деформируется. Мерой бризантности ВВ является величина обжатия, т.е. разность высот столбика до и после обжатия:

                                В= h1 – h2 ,                        (2.48)

где h1 – высота столбика до взрыва, равная 60 мм,

h2 - высота столбика после взрыва.

П.Ф.Похил и М.А.Садовский рекомендуют оценивать бризантность (В) величиной а. Функция «а» учитывает усиление сопротивления столбика по мере обжатия:

                    а =  ,                 (2.48)

где D h – величина обжатия столбика, т.е. бризантность, h1 – высота столбика до обжатия, h2 – высота столбика после обжатия.

Рисунок 2.10 - Схема сборки для испытания на бризантность по пробе Гесса:

а- до взрыва, б- после взрыва

1- стальная плита, 2- свинцовый столбик до обжатия, 2/- свинцовый столбик после обжатия, 3- стальная пластинка, 4- заряд ВВ, 5- детонационный шнур (детонатор- тетрил)

При испытании ВВ с низкой детонационной способностью пробу Гесса несколько изменяют, помещая ВВ в стальные кольца в количестве 100 г, при этом несколько (~2 раза) увеличивается длина заряда. При малой восприимчивости ВВ к капсюлю-детонатору для возбуждения детонации применяют шашки из прессованного тетрила массой 5 г.

Для приближения лабораторных условий опыта к производственным Л.И.Бароном, Б.Д.Росси и С.П. Левчиком предложен метод оценки бризантного действия промышленных ВВ по дроблению кубиков горной породы (см. рисунок 2.11).

По этой методике заряд (2) испытываемого ВВ массой 20 г помещают в канал в центре кубика (3). Всю свободную часть канала заполняют забойкой (1) . Перед началом опыта кубики точно взвешивают и взрывают в прочном стальном сосуде (типа бомбы Долгова). После взрыва весь разрушенный материал извлекают из бомбы и подвергают его ситовому анализу.

Обычно определяют суммарный массовый выход (в%) фракции крупностью 5-7 мм.

Рисунок 2.11 - Сборка для испытания на дробление породного блока:

1- забойка, 2- заряд ВВ, 3- кубик из горной породы

 

Фугасностью называется способность ВВ к разрушающему действию за счет расширения продуктов взрыва до сравнительно небольших давлений и прохождения ударной волны по среде. Фугасное действие проявляется в форме раскалывания и отбрасывания среды, в которой происходит взрыв. Часто фугасность называют работоспособностью ВВ.

В качестве меры фугасности в теоретических расчетах используют потенциал (или величину потенциальной энергии) П (Е) ВВ или его удельную энергию U1. Опыт показывает, что, кроме потенциала П (Е) или удельной энергии U1, на фугасное действие оказывают существенное влияние такие характеристики, как удельный объем и состав газообразных продуктов взрыва. Для практической оценки фугасности (относительной работоспособности) используют так называемую пробу на расширение свинцовой бомбы (проба Трауцля).

Стандартная проба – это цилиндр размером    20х20 см2 с осевым отверстием диаметром 2,5 и высотой 12,5 см. Исследуемый заряд массой М=10 г помещается на дно канала бомбы и засыпается сухим кварцевым песком, выполняющим роль забойки. За меру работоспособности Вв принимается приращение объема полости в кубических сантиметрах (DV) за вычетом расширения, производимого детонатором (Vд):

 

             Аф= DV - Vд.                                      (2.49)

 

Величины бризантности В (мм) a и фугасности Аф (см3) приведены ниже.

 

 

Взрывчатое

вещество

Бризантность

 

Фугасность, см3

В , мм а
Тротил 16 0,364 285-310
Гексоген - - 475-495
Аммонит 6ЖВ   14   0,305   360-380
Детонит М 17 0,396 440-460

 

В настоящее время для оценки работоспособности применяют метод по воронке выброса и метод по тротиловому эквиваленту.

Воронка выброса характеризуется отношением ее радиуса (r) к глубине (Г), которое называют показателем действия взрыва. Объем воронки выброса V  зависит от массы и расположения заряда, свойств ВВ и от физико-химических свойств среды, в которой проводится взрыв. Сравнение работоспособностей проводят по формуле

 

                     а/аэ= qэ /q,                          (2.50)

 

где q – масса заряда, необходимая для выброса единицы объема грунта необходимого по так называемым нормативным воронкам выброса (r/Г=1).

 

Тротиловый эквивалент – это относительная величина, показывающая, какой массе тротила эквивалентна единица массы исследуемого ВВ по интенсивности, образуемой при взрыве ударной волны:

               кТ = .                                   (2.51)

Интенсивность определяют по величине изменения давления на фронте ударной волны. 

Для простоты иногда кТ  характеризуют отношением теплоты взрыва исследуемого ВВ к теплоте взрыва тротила.


* М*- средняя молекулярная масса продуктов взрыва

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 816; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ