При производстве и эксплуатации порохов и РТТ может возникнуть нестационарное, неустойчивое горение, способное в определенных условиях перейти во взрыв и детонацию. Неустойчивость горения связана с нарушением соотношения газоприхода и газорасхода. Превышение газоприхода над газорасходом приводит к ускорению процесса горения, которое может перейти при сильном развитии процесса во взрыв и детонацию. Основной причиной нарушения равномерности горения и перехода его во взрыв является значительное «незапланированное» увеличение горящей поверхности: за счет пористости горящего В В; вследствие нарушения монолитности изделия при появлении в нем трещин; в связи с чувствительностью к тепловым и механическим воздействиям. Интенсификация процесса газообразования приводит к росту давления и, соответственно, к увеличению скорости горения и как следствие — к возникновению ударной и детонационной волны (УВ, ДВ).
Знание сущности и причин перехода горения во взрыв и детонацию позволяет найти пути изменения свойств В В и создать условия их отработки, чтобы свести к минимуму вероятность развития горения с переходом во взрыв. Переход горения В В во взрыв и детонацию происходит с качественным и количественным изменением механизма распространения реакций взрывчатого превращения.
При горении ВВ последовательность процессов физико-химического превращения включает повторяющиеся процессы передачи тепла от реагирующего слоя к соседнему, разогрева и химических реакций с выделением энергии в очередном слое. Горение распространяется со скоростью, значительно меньшей, чем скорость звука, поэтому давление во всем объеме, где находится ВВ, остается практически постоянным.
Существенно иной механизм взрывного превращения В В. Он связан с прохождением по заряду В В резкого скачка давления — ударной волны (УВ). При этом очередной слой заряда ВВ подвергается очень резкому воздействию (удару) со стороны продуктов превращения предыдущего слоя, имеющих весьма высокое давление. Быстрое и сильное сжатие вызывает нагрев В В до высоких температур, при которых реакции разложения идут с большими скоростями. Тепловая энергия, выделяющаяся при этом, обусловливает поддержание энергии У В, которая воздействует на следующий слой ВВ, и т.д.
Взрывное превращение, таким образом, распространяется как совокупность последовательных механических (удар), теплофизических (нагрев) и химических (реакции разложения) процессов. Скорость распространения процесса взрывного превращения по В В определяется скоростью ударной волны в данном веществе и составляет несколько километров в секунду. Такой вид взрывчатого превращения характерен для детонации.
Основными параметрами детонационной волны являются скорость детонации Д скорость движения продуктов взрыва IV, давление продуктов детонации рл, плотность продуктов рд, температура продуктов Тд и показатель политропы продуктов п.
Значения параметров детонационной волны определяются как расчетными, так и экспериментальными методами. С ними можно ознакомиться по книгам Г.А. Авакяна, А.Я. Апина и И.М. Воскобойникова.
Здесь мы приведем значения важнейшего параметра детонационной волны — скорости для разных видов гюрохов в сравнении с данными для некоторых бризантных ВВ. Для сравнения в табл. 2.42 приведены также скорости горения представленных ВВ.
Обобщенные значения кинетических параметров взрывчатого превращения ВВ (р =1 атм)
БП (разные составы)
СТТ (разные составы)
В результате большой скорости распространения химических реакций при детонации резко возрастает давление рл, оказываемое продуктами детонации ВВ на окружающую среду. Величина рл непосредственно не может быть измерена вследствие чрезвычайно высоких ее значений. Она может быть рассчитана исходя из измеренных значений Э и И^по формуле
где рвв — плотность ВВ.
Потенциальная энергия ВВ при детонации выделяется в связи со скоростью процесса чрезвычайно быстро, в течение стотысячных долей секунды. Механическая работа, производимая продуктами взрыва за столь малое время, соответствует крайне большой мощности взрыва. Так, при взрыве 1 кг аммонита (тротил + МН4М03) выделяется 4184 кДж, при взрыве 0,2 кг — 837 кДж, что соответствует работоспособности 837 Н • м. При размерах заряда / = 0,25 м и с1 — 0,03 мм, при О — 5000 м/с (см. табл. 2.42) продолжительность взрыва / = 0,25/5000 = = 0,00005 с, а мощность взрыва N = 837 кДж/5 • 10 -5 = 167 • 10 5 кВт = = 167-10 5 /0,736 = 22 690 000 л.с.
Горение порохов и РТТ — самораспространяющийся процесс физико-химического превращения твердых энергообогащенных систем в газообразные, главным образом, вещества — продукты горения. Их давление в зоне реакций обычно не намного превышает давление окружающей среды. Взрыв же или детонация протекает при очень высоких локальных давлениях в зоне реакций. Скорость реакций при детонации определяет интенсивность газообразования, которая в состоянии компенсировать падение давления вследствие расширения газов.
Резкое увеличение поверхности горения и как следствие — рост интенсивности газообразования, давления и скорости протекания физико-химического процесса превращения могут произойти в следующих случаях:
- • при горении пористых В В в замкнутом объеме;
- • при горении твердых ВВ, если процесс сопровождается их интенсивным диспергированием;
- • при горении жидких В В;
- • при горении ВВ (порох, РТТ), которое сопровождается растрескиванием изделий из-за больших градиентов температуры Д/ и проникания газообразных продуктов в образовавшиеся трещины;
- • при горении в некотором объеме заряда, если объем достаточно велик и горение возникает во многих локальных точках, когда возможно резкое повышение давления и как следствие — взрыв неразогревшейся части заряда.
Во всех отмеченных случаях происходит проникание горения с макроповерхности изделия в глубь к-фазы, что сопровождается резким увеличением газообразования, ростом давления, возникновением У В (или ДВ).
В производстве порохов и РТТ на ряде стадий технологического процесса перерабатываются малоплотные массы. В ряде случаев это состояние перерабатываемой массы сохраняется частично в готовых изделиях в виде пор — образуется пористость. Она может образоваться в изделиях при механическом воздействии на них в условиях транспортировки, хранения и применения.
Протекание горения внутрь неплотной пороховой (твердотопливной) массы и последующее возникновение конвективного и взрывного горения происходят по механизму горения пористых и порошкообразных В В. Высокая чувствительность пористых пороховых систем к УВ делает их при большом количестве продукта в аппарате чрезвычайно опасными в отношении взрыва и детонации в результате случайного загорания в производстве. Наиболее вероятен переход горения порохов и РТТ во взрыв и детонацию, в случае если начинается разложение в объеме и сопровождается выделением тепла. Процесс горения при этом может протекать как интенсивная вспышка с сильным диспергированием продуктов разложения. В результате резко возрастает давление. Таким образом, взрывоопасность в производстве порохов и РТТ зависит от образования развитой поверхности и от чувствительности пороховой или твердотопливной массы к УВ.
Источник: studref.com
Почему порох взрывается от удара
2-е исправленное и дополненное издание
Государственное Военное Издательство Наркомата Обороны Союза ССР
МОСКВА – 1938
Руководитель бригады авторов и художников ответственный редактор майор В. П. ВНУКОВ.
Литературный редактор Л. САВЕЛЬЕВ.
Катапульта и тяжелая гаубица
Более двух тысяч лет назад, в 334 году до нашей эры, греческие войска вторглись в Персию. Во главе их стоял Александр Македонский, величайший полководец древности.
На реке Граник, в Малой Азии, произошло решительное сражение. Огромная персидская армия была разбита наголову, и только небольшая ее часть спаслась от разгрома.
Уцелевшие персидские воины отступили к Галикарнассу, вошли в город и заперлись в нем.
Галикарнасс был не только городом, но и крепостью: он был окружен высокими каменными стенами.
Александр Македонский спешил завершить свою победу. Он отдал приказ: взять город приступом.
Темной ночью подошли войска Александра к городу и начали штурм. Быстро приставили греческие воины к стенам города длинные лестницы и стали карабкаться по ним вверх.
Но персидский военачальник успел уже расставить на крепостной стене своих воинов. Их, правда, было немного, но зато у них было важное преимущество: они могли поражать греков, оставаясь сами за прикрытием.
Пока воины Александра взбирались по лестницам, персы, не теряя времени, забрасывали их камнями, засыпали стрелами и копьями. Кто достигал верха стены, тех они встречали мечами, сталкивали вниз (рис. 1).
Александру не удалось взять город: приступ был отбит.
Рис. 1. Штурм Галикарнасса
Наступило утро. Из греческого лагеря доносились стоны раненых. Сотни трупов валялись у подножия крепостных стен. Потери были так велики, что Александр не решился повторить приступ.
Казалось, каменные стены делали город неуязвимым: пока они были целы, никакая, даже самая большая и храбрая армия не могла овладеть городом.
Тогда Александр решил перейти к осаде: проделать в стенах бреши и, прогнав со стен города его защитников, прорваться в город сквозь образовавшиеся проломы.
Только в этом случае была надежда овладеть городом.
Мечами и копьями стен, конечно, не пробить. Для этого нужны специальные машины.
В продолжение многих дней подтягивали греки к осажденному городу свой обоз – целую вереницу возов, нагруженных бревнами и другими строительными материалами. Затем принялись за работу плотники. Несколько дней ушло на постройку каких-то неуклюжих машин. Наконец, машины были готовы.
Пять-шесть воинов стали у каждой машины и начали воротами оттягивать ее толстый канат. После долгой утомительной работы машины были готовы к действию. Каждая из них бросала бревно или тяжелую каменную глыбу, весом килограммов до 40-50.
То камни, то бревна со свистом летели к городу. С размаху ударялись они в городскую стену, отбивали от нее кусок за куском. Иные камни, просвистев над самой стеной, залетали в город. Там они пробивали крыши домов, убивали людей…
Что же это были за метательные машины? Как они были устроены?
Метательную машину древности можно сравнить с рогаткой – той самой рогаткой, с помощью которой дети бросают для забавы камешки. Но греческая «рогатка» была так велика, что бревна для постройки только одной машины подвозили на многих возах. Вместо раздвоенной палочки детской рогатки здесь были крепкие, окованные железом, врытые в землю столбы.
С помощью ворота воины оттягивали толстый канат, прикрепленный к тяжелой деревянной колодке. Колодка тянула за собой другой канат, крепко привязанный к двум кольям. А эти колья были продеты в пучки туго скрученных упругих воловьих кишок.
Рис. 2. Осадная балиста готовится к выстрелу
Колодку «рогатки», оттянув, закрепляли и затем «заряжали» тяжелым камнем или бревном (рис. 2). Потом вытягивали задержку. Туго закрученные упругие пучки воловьих кишок мгновенно раскручивались, поворачивая продетые в них колья. При этом канат, натягиваясь, тянул колодку вперед, а она с силой толкала камень или бревно, и этот «снаряд» летел метров на 150—200.
Такова была балиста – осадная машина древности.
Были осадные машины и другого типа – катапульты. Основанием этой машины служила рама из толстых окованных бревен. Две толстые стойки с перекладиной напоминали ворота. Нижний конец бревна, верхнюю часть которого выдалбливали наподобие ложки, был продет сквозь туго скрученные канаты из воловьих кишок.
Рис. 3. Воины оттягивают «ложку» катапульты
С помощью ворота «ложку» пригибали к самой земле (рис. 3), «заряжали» камнем и потом отпускали.
Едва только «ложку» отпускали, упругие канаты мгновенно раскручивались, поворачивая при этом «ложку». Верхний конец «ложки» быстро поднимался вверх и ударялся с большой силой о крепкую перекладину, – из ложки вылетал каменный снаряд. Сила толчка была так велика, что камень пролетал иногда несколько сот метров.
Камень был не единственным снарядом катапульты. Иногда греки заряжали ее не камнем, а бочонком. Упав на улицу Галикарнасса, бочонок с треском раскалывался, и из него, к ужасу персов, шипя, расползались во все стороны ядовитые змеи…
Случалось и так: люди, работавшие у катапульты, вдруг отворачивались и затыкали себе носы. Вот они отпустили ложку – удар о перекладину – и, описав в воздухе крутую дугу, на площадь Галикарнасса упала дохлая полуразложившаяся собака. А вслед за ней другая машина бросила покрытую червями ногу павшей лошади. Таковы были «отравляющие снаряды» древней артиллерии.
Рис. 4. Осадные башни греков подошли к стенам Галикарнасса
Пока шла такая бомбардировка, греки, не теряя времени, подвозили к городской стене кучи земли и засыпали ров перед Галикарнассом. Напрасно сбрасывали персы на головы работающих камни, поливали их сверху расплавленной смолой: греки укрывались в специально сооруженных сараях на колесах и в длинных прикрытых бревнами канавах и не прерывали своей работы.
Наконец, грекам удалось устроить насыпь метров сто в длину, метров двадцать в ширину. Долго, выбиваясь из сил, на катках тащили греческие воины по насыпи две громадные осадные башни. В каждой башне было пять этажей (рис. 4).
Рис. 5. Воины раскачивают таран и долбят им стену
Едва башня подошла вплотную к городской стене, как греческие воины начали раскачивать тяжелое бревно, висевшее на цепях в нижнем этаже (рис. 5), и, раскачав с силой, ударяли в стену. На конце бревна был тяжелый металлический наконечник.
Источник: www.litmir.me
Почему при выстреле, взрыв пороха не вызывает детонации взрывчатки снаряда?
В то же время слышал что детонацию боеприпасов вызывает просто ударное воздействие.
комментировать
в избранное up —>
simpl [122K]
5 лет назад
При выстреле не происходит детонации взрывчатки внутри снаряда потому-что:
- во-первых порох — это вещество баллистическое, его скорость сгорания относительно не велика, у бризантных (взывчаток) веществ скорость сгорания выше скорости сгорания пороха более, чем в 10 раз! Давление поднимается так быстро, что если взрывчатку использовать вместо пороха, то снаряд не успеет вытолкнуться, а ствол разорвёт..
- во-вторых для инициации взрыва в взрывчатку нужно, чтобы попала инициирущая искра или огонь, но сам снаряд загерметезирован и внутрь него не проникает вспышка от пороха, а нагреться (до взрыва) взрывчатка не успевает за время движения снаряда по стволу (именно поэтому взрывозащищённое оборудование имеет ограничение по допустимым зазорам)..
PS: И ещё можно добавить по поводу «детонации снарядов пр ударе»..
Обычно снаряд или бомба начиняется взрывчаткой, которую не так просто взорвать, для этого нужен воспламенитель, тот, что даст вспышку с нужной температурой (иначе взрывчатка просто не взорвётся)..Например тот же тринитротолуол, начиняемый внутрь бомбы может просто спокойно гореть, если кусочек его поджечь, но если вставить капсюль (начинённый инициирующим веществом) в него и ударить по нему — тогда последует взрыв..
Именно поэтому снаряды бомбы, гранаты, мины, выстрелы и прочее в основном транспортируют без капсюлей (привинчивают только перед применением), хотя унитарные снаряды (и все современные патроны) уже снабжены встроенным капсюлем, поэтому они более опасны..
Источник: www.bolshoyvopros.ru
Метательные взрывчатые вещества, или пороха
Для этих веществ характерным видом взрывного превращения является горение, не переходящее в детонацию даже при высоких давлениях, которое развивается в условиях выстрела. Эти вещества используются для сообщения пуле или снаряду движения в канале ствола оружия и для сообщения движения ракетным снарядам.
Для возбуждения горения порохов необходимо действие на них пламени.
Пороха разделяются на две группы: пороха – механические смеси (и как разновидность — твердые ракетные топлива) и пороха на основе нитроклетчатки.
1. Пороха – механические смеси.
До недавнего времени из этой группы веществ наиболее значительное практическое применение находил дымный (черный или охотничий) порох.
Черный порох был изобретен в Китае 800 г. до н.э.
Дымный порох состоит из гранул темно-зеленого или черного цвета. Он состоит из 75 % селитры (чаще калийной КNO3), 10-12 % угля и 12-16 % серы. Воспламеняется при температуре 270 – 300 0 С, развивает температуру при взрыве 2200 0 С, скорость горения до 300 м/с и давление до 6000 атмосфер.
Горение черного пороха можно представить следующим уравнением:
При горении пороха селитра разлагается с выделением кислорода. Этот кислород необходим для горения угля и серы, которые играют роль горючего. Сера, кроме. Этого, является цементатором – цементирует частица угля и селитры.
Дымный порох мало чувствителен к удару, но очень чувствителен к пламени, он загорается в результате воздействия даже незначительной искры. Известны случаи воспламенения пороха в результате образовавшейся фрикционной искры от трения обуви с металлическими гвоздями о цементный пол.
Порох воспламеняется при соприкосновении с пламенем, раскаленными телами, электрической искрой при нагревании до 270 0 С, фрикционных искр.
Самопроизвольно порох может взрываться только в том случае, если селитра содержит примеси хлора.
Чувствительность пороха значительно уменьшается в присутствии влаги. При содержании влаги 15 % порох теряет способность к воспламенению.
Небольшие примеси жиров (2-10 %) понижают воспламеняемость пороха и замедляют сгорание. Препятствуют взрыву пороха и негорючие добавки, например, стеклянный порошок и тонкоразмолотый песок.
Ракетные топлива – твердосмесевые и пиротехнические топлива – представляют собой смеси окислителей, горючих и связующих веществ.
В качестве окислителей используется аммиачная селитра NH4NO3, перхлорат аммония NH4ClO4 и перхлорат калия КClO4. Связующими веществами являются асфальтовый битум, каучуки, карбамидные и фенолформальдегидные смолы, виниловые полимеры, полиэфиры и нитроцеллюлоза. В качестве горючего также используется алюминиевая пыль.
Такое топливо может содержать, например, 70 % NH4ClO4, 10 % алюминия Al в порошке, 19 % каучуков или смол, 1 % специальных добавок.
Горение смесевых твердых топлив часто переходит в детонацию. Кроме того, выделяющаяся энергия значительно превосходит энергию сгорания дымного пороха.
2. Нитроцеллюлозные пороха. Их основой являются нитраты целлюлозы, пластифицированные каким-либо растворителем.
Пироксилиновые пороха изготавливаются таким способом, что летучий растворитель (пластификатор) по завершении процесса в значительной мере удаляется из пороховой массы.
Баллиститы – нитроцеллюлозные пороха, изготавливаемые с применением нелетучего растворителя, полностью остающегося в порохе. В зависимости от применяемого растворителя баллиститы называются нитроглицериновыми, нитродигликолевыми и т.д.
Кордиты — нитроцеллюлозные пороха, изготавливаемые на смешанном растворителе – летучем и нелетучем (например, глицерин с ацетоном).
Самовозгорание порохов обычно приводит к пожару, т.к. загоревшиеся пороха не детонируют. Категорически запрещено совместное хранение бризантных ВВ и пороха, загорание последнего может вызвать горение и последующую детонацию ВВ.
Признаки разложения порохов на основе нитроцеллюлозы
1. Изменение цвета пороховых элементов. Появление на их поверхности желто-бурых пятен.
2. Повышение температуры пороха.
3. Появление запахов оксидов азота.
При появлении данных признаков необходимо срочно удалить начинающий разлагаться порох из хранилища и уничтожить его.
Если удалить порох невозможно, его необходимо интенсивно поливать водой.
Тушить пороха водой огнетушителем или компактной струей обычно не удается. Вследствие сильного пламени при горении пороха его тушение в присутствии людей всегда связано с большим риском. Тушение порохов должно производиться с помощью автоматически действующих дренчерных или спринклерных устройств.
При загорании больших количеств пороха работающие в помещении должны немедленно его покинуть.
Источник: studfile.net