Передача детонации через влияние.

Явление возбуждения одним зарядом детонации другого заряда, расположенного на некотором расстоянии от первого или отделённого от первого преградой называется детонацией через влияние. Для взрывных устройств, спускаемых в скважину в область действия высоких давлений и температур, это явление представляет собой особую важность по следующим причинам. Во – первых, во многих устройствах детонацию необходимо инициировать через герметичный корпус или оболочку, защищающие основной заряд ВВ от действия высокого гидростатического давления.

Во – вторых, сами средства взрывания (патроны, средства инициирования, детонирующие шнуры) имеют достаточно прочную оболочку, через которую необходимо возбуждать детонацию во взрывных устройствах. Таким образом, между инициирующим и основным зарядом может располагаться многослойная преграда. Кроме того, исследования этого вопроса служат основой для безопасных расстояний хранения ВВ и конструировании детонационных цепей.

Заряд, возбуждающий детонацию, называют активным, а заряд, в котором детонация возбуждается, - пассивным.

Передача детонации через воздух. В этом случае часть энергии от активного заряда к пассивному может быть перенесена тремя путями:

а) ударной волной, распространяющейся в воздухе;

б) потоком продуктов детонации;

в) твёрдыми частицами, метаемыми взрывом.

При полной детонации активного заряда в направлении к пассивному заряду и отсутствии оболочек у того и другого заряда, перенос энергии осуществляется ударной волной и продуктами детонации.

Экспериментально установлено, что возбуждение детонации в зарядах бризантных ВВ происходит именно ударной волной при давлении на фронте р .Если давление на фронте ударной волны меньше, а детонация всё- таки возбуждается, то ей предшествует период горения.

С уменьшением плотности и увеличением пористости (до определённого предела) пассивного заряда дальность передачи детонации увеличивается. Это объясняется тем, что в условиях высокой пористости превалирует процесс зажигания, (т.е. горение по поверхности зёрен с участием кислорода воздуха) при котором образуется большой объём энергетически возбуждённых частиц, способных к локальной концентрации энергии, за счёт чего процесс горения переходит во взрыв. При насыщении пассивного заряда инертным газом или введения в него легкоплавких веществ, влияние пористости на дальность передачи детонации становится незначительным.

Рассмотрим опытный материал по влиянию различных факторов на дальность передачи детонации через воздух.

Плотность активного заряда оказывает значительное влияние на дальность передачи детонации. Возрастание дальности передачи детонации с возрастанием плотности активного заряда отражает простой факт увеличения скорости детонации и скорости истечения продуктов взрыва с ростом плотности взрывчатого вещества. Однако, такая закономерность характерна только для малых зарядов. Для больших активных зарядов дальность передачи детонации практически не зависит от плотности.

Значительное влияние на дальность передачи детонации оказывает оболочка, в которую заключён активный заряд. Так , при использованием зарядов массой 50 г из пикриновой кислоты, заключённых в открытую с обоих концов оболочку из бумаги или стали, дальность передачи детонации возросла в 3-4 раза по сравнению со случаем передачи детонации для таких же зарядов, но без оболочки. В таблице № 1.5 приведены результаты влияния оболочек из различных материалов на дальность передачи детонации.

Таблица №1.5.

Влияние оболочки активного заряда на дальность передачи детонации.

Влияние боковой оболочки активного заряда объясняется увеличением активной части заряда за счёт уменьшения или полного исключения волн разрежения от боковой поверхности заряда.

Дальность передачи детонации значительно возрастёт в том случае, когда заряды расположены по одной оси и направления инициирования активного и пассивного зарядов совпадают. На рис. №1.10 приведены схемы различного взаимного расположения зарядов. Эксперименты проводились на зарядах из плавленой пикриновой кислоты весом 4 кг. При испытании по схеме Б, распространение детонации совпадает с осью активного заряда и начальная скорость истечения продуктов детонации значительно выше, чем в остальных направлениях. В таблице №1.6 приведены результаты влияния взаимного расположения активного и пассивного зарядов на дальность передачи детонации.

При ограничении разлёта продуктов детонации активного заряда дальность передачи детонации существенно возрастает. Эксперименты по влиянию ограничений разлёта продуктов детонации проводились с использованием картонных и стальных трубок с внутренним диаметром, равным диаметру зарядов из пикриновой кислоты массой 50 г каждый. Заряды располагались по схеме Б трубки закрывали только зазор между зарядами.

Таблица №1.6

Влияние расположения пассивного и активного зарядов на дальность передачи детонации

В таблице №1.7 приведены результаты определения дальности передачи детонации при ограничении разлёта продуктов детонации активного заряда ( схема Б ).

Таблица №1.7

Передача детонации при ограничении разлёта продуктов детонации активного заряда.

Плотность пассивного заряда оказывает сильное влияние на дальность передачи детонации. По опытам Бюрло, дальность передачи линейно убывает с увеличением плотности пассивного заряда. Для мелинитовых активных зарядов весом 50 г эта зависимость изображена на рис. №1.11.

Рис. №1.11 Зависимость дальности передачи детонации от плотности пассивного заряда при плотности активного 1-1,5 г/см³ , 2-1 г\см³

Увлажнение пассивного заряда заметно снижает его восприимчивость к детонации и, следовательно, уменьшает дальность возбуждения детонации в нём. В таблице №1.8 приведены результаты испытания мелинитовых увлажнённых пассивных зарядов плотностью 1 г/см³ на восприимчивость их к детонации через влияние. Активный заряд с плотностью 1,25 г/см³ имел массу 50г.

Таблица №1.8

Влияние влажности пассивного заряда на дальность передачи детонации

Информация о передаче детонации через плотные инертные среды представляется особо важной для взрывных работ в скважинах. Плотная среда между зарядами полностью исключает передачу детонации продуктами взрыва и осколками оболочки активного заряда. Возбуждение детонации в пассивном заряде осуществляется ударной волной, распространяющейся в инертной среде. По мере распространения в инертной среде ударная волна затухает и её воздействие на пассивный заряд будет определяться значением пикового давления и импульса в момент подхода к пассивному заряду. Если волна еще обладает достаточным давлением на фронте и импульсом, то она в состоянии вызвать детонацию в пассивном заряде. В тех случаях, когда ударная волна вырождается в акустическую, её распространение в пассивном заряде будет таким же, как в обычной инертной среде.

Дальность передачи детонации через плотные инертные среды связана с коэффициентом сжимаемости конкретной среды, её вязкостью и плотностью. Бюрло, используя мелинитовые заряды массой 50 г, диаметром 28 мм и плотностью 1,25 г/см ³ (активный заряд) , установил, что дальность передачи детонации по отношению к пассивному мелинитовому заряду плотностью 1 г/см ³ , характеризуется данными, приведёнными, в таблице №1.9.

Таблица №1.9.

Передача детонации через плотные среды.

При передаче детонации через сталь, детонация в пассивном заряде развивается с задержкой (с периодом индукции). Чем больше затухание ударной волны в передающей плотной среде, тем больше задержка. Для тротиловых зарядов, спрессованных из мелких зёрен, предельное время задержки составляет 2,5 мкс. Это говорит о том, что небольшое увеличение толщины стальной пластины за пределами критической толщины ослабляет настолько ударную волну, что она не в состоянии инициировать детонацию в пассивном заряде. Время задержки τ_З (период индукции) входит в качестве составляющей в общий интервал времени между подходом ударной волны к стальной пластине и началом детонации в пассивном заряде. Поэтому для определения τ_З из общего интервала времени нужно вычесть время прохождения ударной волны через стальную пластину. Общий интервал времени определяют методом скоростной фотографии. Время прохождения ударной волны через стальную пластину находят, принимая скорость ударной волны в стали равной скорости звука:

τ = h/v,

где τ - время прохождения ударной волны через стальную пластину толщиной h,

v – скорость звука в стали (5300м/с).

Передача детонации для металлов и сплавов, плотность которых меньше, чем плотность стали происходит через более толстые слои. Так, например, дальность передачи детонации через алюминий превышает 20 мм.

Активные заряды при исследовании передачи детонации через сталь и алюминий готовились из флегматизированного гексогена плотностью 1,60 г/см³ (скорость детонации

8000м/с). Вес активного заряда – 35.5г. Пассивные заряды готовились из тротила плотностью 1,30 - 1,60 г/см³ . В Таблице №1.10 приведены данные передачи детонации через сталь.

Увеличение задержки τ_З при подходе к предельной толщине передающей среды характерно не только для металлов, но и для воды. При встрече подводной ударной волны с пассивным зарядом, плотность которого больше плотности воды, в последнем возникает преломлённая ударная волна. Если параметры её достаточны для возбуждения интенсивной химической реакции, то ударная волна переходит в волну детонационную. В тех случаях, когда параметры набегающей волны меньше критических, ударная волна постепенно затухает переходя в акустическую.

Таблица №1.10.

Передача детонации через сталь.

В таблице №1.11 приведены критические параметры ударных волн в воде, обеспечивающих возбуждение детонации пассивных зарядов.

Таблица №1.11.

Критические параметры ударных волн в воде.