Химическая физика, 2022, T. 41, № 3, стр. 49-56

ВВЕДЕНИЕ

Научно-методические и производственно-технические вопросы испытаний взрывчатых веществ (ВВ) на чувствительность к механическим воздействиями постоянно привлекают внимание специалистов по разработке и исследованию новых ВВ и взрывчатых составов [1, 2]. Относительно новый метод испытаний твердых ВВ [3], безударный по своей природе и известный как метод разрушающейся оболочки (РО), интересен тем, что построенный по результатам экспериментов ряд чувствительностей ВВ совпал с соответствующим рядом, полученным в опытах с ударом на копре по методу критических давлений (КД). Причем значения критических давлений инициирования (Р_кр) по методу РО оказались приблизительно в 1.5 раза больше соответствующих копровых величин.

Напомним, что в методе РО испытываемое ВВ в насыпном виде помещается в зазор между плоскими поверхностями двух удлиненных роликов (пуансонов), которые вместе с зарядом вставляются в тонкостенную плексигласовую втулку (оболочку). Полученная испытательная сборка устанавливается вертикально между поршнем и траверсой гидропресса и далее нагружается давлением до разрыва оболочки. Давление в момент ее разрушения визуально фиксируется по показанию манометра пресса. Результат опыта (взрыв или отказ) зависит от давления нагрузки, массы заряда и толщины оболочки. Варьируя их величины, находят минимальное давление, при котором фиксируется взрыв и которое поэтому называется критическим. На практике часто ограничиваются лишь вариацией давления и массы заряда при постоянных размерах оболочки.

В отличие от метода КД при практическом использовании метода РО профиль спада давления не регистрируется. Поэтому до сих пор отсутствуют сведения о характере изменения толщины заряда и скорости разлета разрушенного вещества, которые необходимы для расчета температурного поля в заряде, координаты и времени возникновения взрыва. Без этих данных все рассуждения о механизме инициирования ВВ в методе РО представляются малоубедительными.

В настоящей работе выполнен приближенный теоретический анализ механической картины разрушения заряда в методе РО, на основе которой рассчитаны параметры инициирования смесей октогена с алюминием и уточнена формулировка [4] причины взрыва по механизму химического взаимодействия компонентов смеси при разрушении оболочки заряда.

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗРЫВА СМЕСИ ОКТОГЕНА С АЛЮМИНИЕМ

В экспериментах, приведенных в работе [4] использовался мелкокристаллический октоген с размером частиц 10–30 мкм и порошки алюминия со средним размером частиц 7 и 0.1 мкм, которые для краткости обозначим как Аl(7) и Аl(0.1). Известно [5, 6], что твердые частицы алюминия способны сенсибилизировать заряды октогена при ударе на копре вследствие их высокого фрикционного разогрева в момент разрушения заряда. Поэтому для расчетов показателей чувствительности смесей октогена с алюминием по методу РО должное внимание следует уделить разработке фрикционно-механической модели поведения смеси и определению ее теплофизических и термохимических характеристик.

3. Механика испытаний и моделирование взрыва

Представляется очевидным, что непосредственно перед разрушением оболочки система нагружения пресса и испытательный прибор по механическому поведению аналогичны сжатой пружине с энергией Е₀. С момента разрушения оболочки сжатая взрывчатая смесь, свободная от боковой поддержки оболочкой, начинает деформироваться в осевом направлении распрямляющимися пуансонами и, соответственно, растекаться вдоль радиуса прибора. Возникшая картина радиально-осевого течения вещества в целом представляется аналогичной той, которая проявляется в процессе разрушения ВВ при ударе на копре, когда достигаются условия механической прочности заряда [8]. В работе [5] получены уравнения, описывающие динамику вязкопластического течения, объемно-диссипативного разогрева и локального теплового воспламенения заряда ВВ в критических условиях удара. Воспользуемся этими уравнениями для описания процесса возбуждения взрыва в смеси октогена с алюминием при инициировании заряда октогена по методу РО с учетом того, что основную роль в диссипативном разогреве ВВ играет сухое трение элементарных частиц смеси на контактных поверхностях пуансонов:

$\begin{gathered} {{dh} \mathord{\left/ {\vphantom {{dh} {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = - w,\,\,\,\,{{dP} \mathord{\left/ {\vphantom {{dP} {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = \left( {{k \mathord{\left/ {\vphantom {k S}} \right. \kern-0em} S}} \right)({v} - w), \\ {{d{v}} \mathord{\left/ {\vphantom {{d{v}} {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = {{ - PS} \mathord{\left/ {\vphantom {{ - PS} M}} \right. \kern-0em} M}, \\ \end{gathered} $

(7)

$P\left( 0 \right) = {{P}_{0}},\,\,\,\,h\left( 0 \right) = {{h}_{0}},\,\,\,\,{v}\left( 0 \right) = 0,$

$\begin{gathered} {{dw} \mathord{\left/ {\vphantom {{dw} {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = ({{8h} \mathord{\left/ {\vphantom {{8h} {\rho {{R}^{2}}}}} \right. \kern-0em} {\rho {{R}^{2}}}})[P - {{2\sigma R} \mathord{\left/ {\vphantom {{2\sigma R} {(3h\sqrt 3 )}}} \right. \kern-0em} {(3h\sqrt 3 )}} - \\ - \,\,{{3\mu w} \mathord{\left/ {\vphantom {{3\mu w} h}} \right. \kern-0em} h}] - {{3{{w}^{2}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{3{{w}^{2}}} {2h}}} \right. \kern-0em} {2h}},\,\,\,\,w\left( 0 \right) = 0, \\ \end{gathered} $

$\begin{gathered} {{dT} \mathord{\left/ {\vphantom {{dT} {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = 3\omega [\sigma (\alpha ) + {{3\mu w} \mathord{\left/ {\vphantom {{3\mu w} h}} \right. \kern-0em} h}]w{{r}_{0}}{{{{{\left( {{{{{h}_{0}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{h}_{0}}} h}} \right. \kern-0em} h}} \right)}}^{{{1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 2}} \right. \kern-0em} 2}}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{{\left( {{{{{h}_{0}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{h}_{0}}} h}} \right. \kern-0em} h}} \right)}}^{{{1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 2}} \right. \kern-0em} 2}}}}} {(hdC\rho )}}} \right. \kern-0em} {(hdC\rho )}} - \\ - \,\,6{{\alpha }_{0}}{{(T - {{T}_{0}})} \mathord{\left/ {\vphantom {{(T - {{T}_{0}})} {(dC\rho )}}} \right. \kern-0em} {(dC\rho )}} + {{QZW\left( t \right)} \mathord{\left/ {\vphantom {{QZW\left( t \right)} C}} \right. \kern-0em} C},\,\,\,\,T\left( 0 \right) = {{T}_{0}}, \\ \end{gathered} $

$\begin{gathered} {{d\eta } \mathord{\left/ {\vphantom {{d\eta } {dt}}} \right. \kern-0em} {dt}} = ZW\left( t \right),\,\,\,\,\eta \left( 0 \right) = 0, \\ W\left( t \right) = (1 - \eta )\exp ({{ - E} \mathord{\left/ {\vphantom {{ - E} {{{R}_{g}}T}}} \right. \kern-0em} {{{R}_{g}}T}}). \\ \end{gathered} $

Здесь М – масса испытательного прибора, механическая жесткость которого характеризуется константой k; α₀ – коэффициент теплообмена между зарядом и контактной поверхностью пуансона; η – относительная концентрация продуктов распада ВВ; R_g – газовая постоянная. Полагаем, что термораспад ВВ протекает по закону химической реакции 1-го порядка с аррениусовской зависимостью константы скорости от температуры.

Система уравнений (7) с учетом выражений (1), (4), (5) интегрировалась численно при следующих условиях:

1) сжатие заряда пуансонами сопровождается его деформационным разупрочнением до полной потери несущей способности (σ_k = 0), фрикционным разогревом частиц и пластическим разогревом заряда в целом. Полагаем, что в состоянии текучести реологические характеристики ВВ зависят от температуры и давления следующим образом:

$\begin{gathered} \sigma = {{\sigma }_{0}}{{(1 - {\varepsilon \mathord{\left/ {\vphantom {\varepsilon {{{\varepsilon }_{k}}}}} \right. \kern-0em} {{{\varepsilon }_{k}}}})}^{s}}, \\ \mu = {{\mu }_{0}}\exp [({{ - U} \mathord{\left/ {\vphantom {{ - U} {{{R}_{g}}}}} \right. \kern-0em} {{{R}_{g}}}})({1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 {{{T}_{0}}}}} \right. \kern-0em} {{{T}_{0}}}} - {1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 T}} \right. \kern-0em} T}) + \beta P], \\ \end{gathered} $

где ε = (h₀ ‒ h)/h₀– осевая деформация заряда, ε_k – предельная деформация, β – пьезомодуль плавления, U – активационный параметр текучести, γ – пьезокоэффициент вязкости, показатель степении 0 < s ≤1;

2) критические условия взрыва определяются вариацией различных параметров задачи (главным образом, P₀, h₀, r₀, μ₀), но регистрируются только при снижении Р до нуля в конечный момент времени t_k; воспламенения при t > t_k вследствие их неспособности привести к развитию взрыва в заряде ВВ считаются отказами;

3) взрывная реакция начинается в тот момент времени разрушения заряда, когда температура в горячей точке на 1 К превышает температуру в таком же по физико-механическим свойствам заряде, изготовленном из химически инертного вещества;

4) полноценное воспламенение фиксируется при η_k = 1, пробная частица при t = t_k не должна выходить за пределы контактной поверхности пуансона (r_k < R);

5) все рассматриваемые взрыво-механические процессы прекращаются при t > t_k и далее не рассматриваются.

В расчетах использовались следующие физико-химические характеристики октогена: Q₀= = 5.5 МДж/кг [9], С = 1.05 кДж/(кг · К), ρ = 1.9 кг/дм³, λ = 0.12 Дж/(м · с · К), Е = 188 кДж/моль, lg(Z), с^–1= 16 [10]. Для алюминия использованы табличные значения: С = 0.88 кДж/(кг · К), ρ = = 2.7 кг/дм³, λ = 209 Дж/(м · с · К). В табл. 1 и на рис. 1–5 представлены полученные результаты расчетов. Для всех ВВ приняты одинаковыми значения следующих параметров: U = 20 кДж/моль, γ = = 5 ГПа^–1· М = 0.35 кг, k = 81 МН/м, α₀ = = 10³ Дж/(м² · с · К), ε_k = 0.23, s = 0.7.

Таблица 1.

Параметры инициирования зарядов из смеси октогена с алюминием

α	d, мкм	Е0, Дж	Р0, ГПа	h0, мм	σ0. МПа	μ0, кПа · с	tk, мкс	wm, м/с	Ti, K	Tk, K	(ei)k, Дж
0	30	2.38	1.0	0.50	125	0.82	36.3	38.0	695	896	1.93
0.2	30/7	1.72	0.85	0.85	150	27.1	79.2	4.02	670	888	1.07
0.3	30/0.1	0.77	0.57	1.31	165	2.84	99.8	0.31	670	885	0.15

Примечание: сборка из заряда и пуансонов помещена в плексигласовую оболочку с толщиной стенок 1.5 мм; для дробных чисел d указаны размеры частиц октогена (в числителе) и алюминия (в знаменателе).

Рис. 1.

Изменение видов энергии и давления в разрушаемом заряде октогена во времени: 1 – давление P, 2 – упругая энергия е_е, 3 – внутренняя энергия е_i, 4 – кинетическая энергия e_k1 системы нагружения, 5 – кинетическая энергия e_k2 радиального потока вещества.

Рис. 2.

Зависимость от времени параметров растекающегося заряда октогена: 1 – давление P, 2 – толщина h, 3 – температура T в горячей точке, 4 – температура в горячей точке для инертного аналога октогена, 5 – средняя температура заряда, 6 – относительная концентрация η продуктов распада октогена в горячей точке заряда.

Рис. 3.

Критическое давление инициирования смесей на основе октогена в зависимости от содержания алюминия (α): кривая 1 – А(0.1), кривая 2 – А(7). Значки – данные эксперимента [4].

Рис. 4.

Зависимость параметров потоков в смеси октоген–А(0.1) 70/30 от времени разрушения заряда: 1 – давление Р, 2 – толщина h, 3 – скорость осевого сжатия w, 4 – температура Т в горячей точке, 5 – температура в горячей точке для инертного аналога октогена в смеси, 6 – то же при отсутствии химического взаимодействия между компонентами смеси, 7 – относительная концентрация η продуктов распада смеси в горячей точке заряда.

Рис. 5.

Зависимость параметров потоков в смеси октоген–А(7) 80/20 от времени разрушения заряда. Обозначения те же, что и на рис. 4.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Прежде всего отметим, что с момента разрушения оболочки испытательного прибора система нагружения пресса трансформируется в колебательную систему с характерными частотой (k/M)^1/2 и скоростью V₀ = P₀S/(Mk)^1/2. Причем в первый период колебаний, во время которого происходят разрушение и выброс заряда, система стремится занять состояние полной разгрузки, испытывая деформационное “расширение”. При этом плоские торцы пуансонов по закону сохранения импульса в прессовой системе нагружения сдвигаются разнонаправлено: контактная поверхность сжимает заряд со скоростью w, а обращенный к поршню (траверсе) торец пуансона движется со скоростью системы –v. Значения указанных скоростей существенно зависят от реологических характеристик исследуемых смесевых составов.

На рис. 1 представлены графики изменения различных видов энергиии в критических условиях инициирования заряда октогена (Р₀ = 1.0 ГПа, h₀ = = 0.5 мм): упругой энергии e_e = P²S²/2k (кривая 1), внутренней энергии заряда e_i = $S\int {Pwdt} $ (кривая 2), кинетической системы нагружения e_k1 = Мv²/2 (кривая 3), включая энергию растекающегося заряда e_k2 = mu²/2 (кривая 4), где радиальная компонента скорости u = wR/2h и m = ρ₀Sh – масса заряда. Сумма всех видов энергии остается постоянной в течение всего времени наблюдения и равна Е₀ = = ${{P_{0}^{2}{{S}^{2}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{P_{0}^{2}{{S}^{2}}} {2k}}} \right. \kern-0em} {2k}}$ = 2.38 Дж.

Из рис. 1 следует, что большая часть запасенной в прессовой системе нагружения энергии Е₀ затрачивается на увеличение внутренней энергии разрушающегося заряда (к моменту взрыва e_i = = 0.83E₀), остальная часть расходуется на кинетическую, которая непрерывно перераспределяется между энергиями системы нагружения и заряда. Большой отток энергии на рост e_i позволяет судить о том, что инициирование ВВ по методу РО является эффективным способом возбуждения взрыва, поскольку увеличение внутренней энергии означает высокий подъем температуры заряда, особенно в его горячих точках. Этот вывод представляется закономерным, поскольку разрушение ВВ сопровождается высокой скоростью осевого сжатия заряда (ее максимум составляет w_m = 38 м/с), интенсивной деформацией продуктов разрушения (градиент скорости сжатия достигает 2 · 10⁴ с^–1) и большим диссипативным разогревом вещества (максимальный подъем средней температура заряда ВВ составляет 410 К).

Характер изменения температуры в горячей точке заряда октогена показан на рис. 2. При указанных выше параметрах инициирования заряда взрывы при t = t_k фиксируются в узком диапазоне значений r₀: 0.18 < r₀ < 0.21 мм, т.е. при начальном расположении горячей частицы вблизи оси заряда, где давление максимально. В противном случае взрывы возникают только при t > t_k.

Следует отметить, что хотя к моменту взрыва (t_k = 36.0 мкс) заряд полностью разупрочнился (σ_k = 0), толщина его благодаря высокой вязкости вещества (μ_k = 0.20 кПа · с) оставалась еще весьма значительной (h_kη = 0.29 мм). Большая толщина остаточного слоя октогена благоприятствует развитию в нем взрыва из очага инициирования.

Наряду с температурной кривой в горячей точке заряда октогена штриховой кривой на рис. 2 показано изменение температуры в заряде такого же по физико-механическим свойствам инертного вещества. Видно, что признаки реакции термораспада в реальном октогене появились в момент времени, соответствующий 22.4 мкс, при температуре Т_i = 694 К (η₁ = 1.9 · 10^–4) и локальном давлении 2.24 ГПа (среднее давление Р составляло в этот момент 0.81 ГПа). Далее химическая реакция развивалась в течение 13.6 мкс и завершилась взрывом октогена при Т_k = 885 К, η_k = 0.03 и Р_k = = 60 МПа.

Приведенные термокинетические параметры взрывного инициирования октогена хорошо коррелируют с результатами расчета характеристик возбуждения взрыва в заряде октогена при ударе на копре [5]. За исключением величины критического давления инициирования Р_кр, которое по методу РО в 1.47 раза больше, чем при копровых испытаниях [3]. Это различие критических давлений можно приближенно объяснить, если считать ответственным за инициирование ВВ наличие запаса энергии в механической системе нагружения – копровой (далее – с индексом “1”) и гидропресса (индекс “2”). Составим условие равенства упругих энергий, дополнив его запись соответствующими коэффициентами отбора ν, реально свидетельствующими о величинах внутренних составляющих полных энергий разрушенных зарядов: ${{P_{1}^{2}S_{1}^{2}{{n}_{1}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{P_{1}^{2}S_{1}^{2}{{n}_{1}}} {2{{k}_{1}}}}} \right. \kern-0em} {2{{k}_{1}}}}$ = ${{P_{2}^{2}S_{2}^{2}{{n}_{2}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{P_{2}^{2}S_{2}^{2}{{n}_{2}}} {2{{k}_{2}}}}} \right. \kern-0em} {2{{k}_{2}}}}.$ Полагая S₁/S₂= 4/1, k₁/k₂ = 0.25/0.08, ν₁/ν₂= 0.3/0.8 [5], найдем для октогена значение отношения Р₂/Р₁ = 1.39, близкое к экспериментальному значению.

Описанная выше картина РО-инициирования октогена в целом присуща и алюминизированным смесям на его основе. Однако имеются различия, связанные со значительным изменением физико-механических и теплофизических характеристик смесевых систем. При увеличении содержания алюминия в смеси прочность зарядов возрастает незначительно, но существенно увеличивается их пластическая вязкость (для смесей с Аl(0.1) она возрастает на два порядка величины). В результате снижаются уровень деформационного разупрочнения зарядов и их компрессия (степень сжатия) при разрушении. Это обстоятельство приводит к уменьшению объемного (вязкопластического) разогрева зарядов и снижению роли соответствующего ему механизма инициирования взрыва. Однако отмеченный “флегматизирующий” эффект алюминизации заряда успешно компенсируется возрастанием роли фрикционного разогрева частиц алюминия при их скоростном скольжении вдоль контактных поверхностей пуансонов в результате разрушения заряда. Раскаленные частицы алюминия активно обмениваются теплом с окружающим октогеном, инициируя в нем реакцию термораспада.

В результате действия конкурирующих факторов (возрастающая в целом при локальных фрикционных разогревах температура на контактной поверхности и снижение деформируемости алюминизированных зарядов) на графике зависимости Р_кр(α) появляется характерный минимум, который заметно углубляется и расширяется при уменьшении размера частиц алюминия. Этот результат есть следствие существенной поддержки тепловыделения, связанного с фрикционным механизмом инициирования взрыва, экзотермическим эффектом химического взаимодействия компонентов (или продуктов их первичного распада) в очагах медленно (в условиях пониженного давления) реагирующего вещества. Механизм взрыва вследствие химического взаимодействия компонентов (или продуктов их первичного распада), характерный для смесей типа окислитель–горючее [4], успешно функционирует в алюминизированных составах вследствие высокой химической активности свежеобразованных поверхностей на частицах алюминия, образующихся при разрушении заряда и при различных силовых взаимодействиях частиц в радиальном потоке вещества. Очевидно, что протеканию реакций химического взаимодействия компонент смеси способствует многократное возрастание потенциально возможной площади контактно-реакционной поверхности в смеси при сокращении размеров составляющих ее частиц. На рис. 3 приведены экспериментальные [4] и рассчитанные по представленной теории зависимости Р_кр(α) для смесей октогена с алюминием Аl(7) – кривая 1 и Аl(0.1) – 2.

На рис. 4 представлены зависимости параметров потоков от времени при динамической разгрузке наиболее чувствительной смеси октоген/Аl(0.1) состава 70/30. Из рис. 2 и 4 следует, что увеличение вязкости заряда приводит к почти трехкратному возрастанию времени разгрузки и многократному уменьшению скорости приложения нагрузки к смеси. Поэтому исследуемый смесевой заряд практически не разупрочняется, не деформируется и (в среднем) не нагревается (средняя температура заряда поднимается всего лишь на 2 К). Однако в начальный момент разгрузки вследствие резкого возрастания скорости сжатия в заряде создается сравнительно высокий локальный разогрев смеси в плоскости трения (начальное значение координаты пробной частицы r₀ = 0.25 мм). Через 40 мкс температура в горячей точке вследствие термораспада октогена поднимается до T_i = 670 К (P₁ = 0.43 ГПа, η₁ = 1.3 · 10^–4), и далее начинается ее интенсивный рост вследствие протекания химических реакций взаимодействия продуктов взрыва октогена с алюминием, которые заканчиваются тепловым взрывом через следующие 60 мкс (кривая 1), даже несмотря на эффект сильного охлаждения реагирующей смеси. Оно проявляется в виде заметного спада температуры в горячей точке смеси алюминия с инертным аналогом октогена (кривая 5 на рис. 4), приводящего к отказу взрыва. Отметим, что в отсутствие химического взаимодействия в реакционноспособной смеси, т.е. при Q(α) = Q₀, взрыв также не возникает (кривая 6). Не происходит он и при слабом (менее чем в 2 раза) увеличении коэффициента теплоотдачи от заряда к стальным роликам (пуансонам).

Введение среднедисперсного алюминия Аl(7) в октоген не сильно влияет на определение его чувствительности по методу РО, снижая критическое давление инициирования в среднем лишь на 10%. На рис. 5 показано изменение параметров потоков в наиболее чувствительной смеси состава 80/20 в зависимости от времени разгрузки. Величина пластической вязкости этой смеси заметно меньше вязкости смеси с Аl(0.1) и лишь втрое превышает вязкость самого октогена. В результате наблюдаются: сокращение в 1.5 раза (по сравнению с предыдущим расчетом) времени разгрузки системы нагружения; эффект значительного разупрочнения заряда (характерный излом на кривой зависимости Р(t) свидетельствует о прекращении сжатия смеси); увеличение диссипативного нагрева вещества (средняя температура ВВ достигает 326 К). Это способствует тому, что тепловые процессы в горячей точке заряда существенно отличаются от аналогичных процессов в предыдущем примере. Кривая температуры 4 до взрыва практически совпадает с температурной кривой 6 для смеси с инертным аналогом октогена. Более того, при условии Q(α) = Q₀, т.е. в отсутствие межкомпонентного химического взаимодействия, взрыв также имеет место (кривая 5), но с несколько увеличенной (на 20 мкс) задержкой по сравнению с расчетами для смеси с реакцией. Взрывы смеси наблюдаются и при увеличении на порядок значения коэффициента теплообмена α₀, но они происходят уже с несколько более высокой задержкой.

Таким образом, из полученных данных о поведении смесевых составов на основе октогена при разгрузке по методу РО следует, что в случае компоновки составов нанодисперсным алюминием реакциями химического взаимодействия компонентов активно поддерживается термораспад октогена, вызванный фрикционными процессами на контактных поверхностях заряда (критическое давление инициирования смеси снижается почти вдвое по сравнению с чистым октогеном). В случае компоновки рассматриваемых составов средне- или крупнодисперсным алюминием поддержка распада ВВ за счет тепловыделения при химическом взаимодействии представляется весьма слабой (критические давления снижаются не более чем на 15%). Причем возникновение взрыва в этом случае объясняется высоким сенсибилизирующим эффектом твердых частиц алюминия, выполняющих своеобразную роль “поджигателя” октогена в потоке фрагментов разрушенного заряда.

ВЫВОДЫ

1. Выполнен приближенный теоретический анализ метода испытаний твердых ВВ на чувствительность к механическим воздействиям, основанного на явлении взрыва при резком снятии высокой силовой нагрузки к исследуемому заряду.

2. С помощью численных экспериментов, выполненных в соответствии с математической моделью поведения зарядов при разгрузке, установлены значения критических параметров инициирования ВВ – давления, скоростей сжатия и разлета вещества, диссипируемой температуры, задержи взрыва и его местоположения в заряде.

3. Показано, что инициирование взрыва металлизированных ВВ связано с преобразованием части упругой энергии, запасенной в системе нагружения, в тепловую на контактных плоскостях испытательного прибора при фрикционном движении фрагментов разрушения заряда.

4. В смесях октогена с наночастицами алюминия инициирование взрыва происходит по комбинированному механизму следующего типа: фрикционный разогрев и активация частиц алюминия – медленный термораспад октогена – быстрое химическое взаимодействие компонентов (Р_кр ≈ 0.45 ГПа), в смесях со средне- и крупнодисперсным алюминием взрыв в основном сенсибилизируется фрикционно разогретыми частицами металла, поджигающими октоген (Р_кр ≈ 0.85 ГПа). Взрыв в октогене возбуждается при Р_кр = 1.0 ГПа.

Работа выполнена за счет субсидии, выделенной ФИЦ ХФ РАН на выполнение госзадания по теме 44.8 “Фундаментальные исследования процессов превращения энергоемких материалов и разработка научных основ управления этими процессам” (регистрационный номер АААА-А17-117040610346-5).