Чувствительность ВВ к удару.

Сущность испытания чувствительности взрывчатых веществ к удару заключается в определении той работы удара, которая необходима для получения одних только взрывов, отказов, или определённого соотношения между ними.

Испытание чувствительности взрывчатых веществ к удару производится с помощью так называемых копров. К последним относятся устройства, в которых груз с заданной фиксированной высоты сбрасывают вдоль направляющей стойки на стальной ударник, который свободно передвигается в вертикальном направлении в гнезде. Под ударник устанавливается латунный колпачок от капсюля пистолетного патрона с запрессованной од давлением (50 –100МПа) навеской ВВ (обычно 0,02г).

Чувствительность инициирующих ВВ к удару принято характеризовать верхним и нижним пределами чувствительности, т.е. минимальной высотой Н падения груза, при которой из определённого числа испытаний (обычно не менее десяти) получается 100% взрывов и максимальной высотой падения груза, при которой из того же числа испытаний получается 100% отказов.

Верхний предел чувствительности Н₁₀₀ определяет условия безотказного действия капсюлей, нижний предел Н₀–условия безопасности при обращении с ними.

При испытании инициирующих веществ или изделий из них верхний и нижний пределы дополняются построением полной кривой чувствительности, общий характер которой показан на рис. № 1.6. При испытании менее чувствительных бризантных взрывчатых веществ обычно пользуются вертикальным копром. Вес груза подбирается в зависимости от чувствительности ВВ. Для получения надёжных результатов при испытании ВВ на чувствительность к удару необходимо прежде всего обеспечить соблюдение идентичных условий эксперимента. Высота падения груза при испытаниях не должна превышать предела, при котором в элементах системы копра возникает остаточная деформация; в противном случае условия эксперимента станут неопределёнными.

Чувствительность бризантных ВВ к удару чаще всего принято характеризовать одним из следующих способов:

1.Определение процента взрывов, получающихся при падении груза с определённой высоты. Стандартными условиями испытания при этом считаются масса груза Р=10кг и высота его падения Н = 25 см ( или Р = 2кг и Н = 50 см).

2.Определение критической энергии удара (К₅₀ = РН), соответствующей 50 % вероятности взрыва.

Для размещения взрывчатого вещества при испытаниях используется штемпельный приборчик, схема которого представлена на рис. №1.7.

Общий баланс энергии К при падении груза на незаряженный приборчик можно представить в следующем виде:

К = К _П1 + К₂, (1.3)

где: К= mgН – энергия , приобретённая грузом масcы m при падении с высоты Н к моменту удара, К_П1 - необратимые потери энергии в системе копра, К₂ – энергия упругой деформации штемпельных приборчиков и металлических элементов копра.

Энергия упругой деформации металла К₂ расходуется на отскок груза и движение его вверх по направляющим, а также на необратимые потери энергии в системе копра при движении груза вверх вдоль направляющих т.е.

К₂ = mgН₀ + К_П2.

Суммарные необратимые потери энергии К_П = К_П1 + К_П2

При испытании ВВ на стандартном приборе высота отскока груза может быть достаточно большой. Так во многих случаях отношение Н₀ /Н может составлять в среднем величину 0,5. Таким образом, можно заключить, что при отсутствии ВВ необратимые потери энергии в системе составляют около 50%.

При падении груза на приборчик, снаряженный ВВ, общий баланс энергии будет равен

К = К^*₁ + К^*₂ + К^*₃,

Где К^*₁ , К^*_2, К^*₃ - соответственно, необратимые потери энергии в системе копра, энергия упругой деформации, энергия, поглощённая во взрывчатом веществе.

Опыт показывает, что у снаряжённых взрывчатым веществом приборчиков высота отскока груза Н^*₀ лишь незначительно отличается от Н₀ - величины отскока при отсутствии ВВ. Этот факт говорит о том, что в самом ВВ поглощается лишь незначительная часть кинетической энергии удара. Преобладающая же доля энергии, как и в отсутствии ВВ, расходуется на отскок груза и необратимые потери в системе копра.

Таким образом, необходимо заключить, что К₅₀ = mg(Н - Н^*₀ ) не представляет собой ту долю энергии, которая расходуется в самом ВВ. Вследствие этого К₅₀ как количественная мера чувствительности является величиной сугубо условной и может служить лишь для сравнительной характеристики различных ВВ при заданных условиях испытаний.

Энергия К^*₃, поглощённая в самом ВВ не поддаётся точному определению и поэтому не может быть использована в качестве критерия чувствительности ВВ к удару.

Важным моментом протекания процессов во взрывчатом веществе при ударе является и величина упругих напряжений в нём. Эти напряжения могут быть рассчитаны при условии отсутствия пластических деформаций в системе копёр – штемпельный приборчик – ВВ. При этом максимальные напряжения и запас упругой энергии будут относиться к роликам штемпельного приборчика. Другие элементы копра из-за малых напряжений в них практически не вносят заметной лепты в общий запас упругой энергии.

Согласно теории упругости с достаточным приближением можно принять

К^*₂ = σ² _max L S /2E, (1.4)

где σ _max – максимальное напряжение, возникающее в металле роликов, L – высота роликов, S – площадь их поперечного сечения, Е – модуль упругости системы ролики – ВВ. Величина Е принимается равной модулю упругости металла роликов, так как толщина слоя ВВ (0,1мм) участвующего в упругой деформации, составляет всего лишь 1/ 200 общей высоты роликов ( L=20мм).

Энергия упругой деформации металла расходуется на отскок груза , т.е.

σ² _max LS/2E=PН^*₀, откуда σ _max = (2E P Н^*₀ / L S)^0,5 (1.5)

Полученное выражение может служить для подсчёта возникающих при ударе во взрывчатом веществе максимальных напряжений, так как максимальные напряжения во взрывчатом веществе и роликах должны быть равными.

При применении обычных приборчиков и стандартных условиях испытания (Р = 10кг, Н = 25см) бризантных ВВ, σ_max достигает 1500 МПа. Это значение напряжений само по себе не является определяющим при инициировании взрыва.

Из экспериментальных исследований известно, например, что большую роль при испытаниях бризантных ВВ играет форма импульса. Так при наличии резиновой прокладки между штемпельным приборчиком и основанием копра для получения заданного процента взрывов необходимо затратить большую энергию удара. Большая энергия требуется и в том случае, когда масса падающего груза увеличивается при уменьшении высоты сбрасывания . В условиях постоянства кинетической энергии удара С, характер изменения импульса в зависимости от скорости падающего груза определяется соотношением

I = C/ V,

так как С= const и I = mv.

Из этого следует, что увеличение скорости падающего груза обеспечивает более короткий, но в то же время более эффективный удар.