2. Загальна характеристика поля вибуху.

Полем вибуху називається область простору, в якій при вибусі проявляється дія продуктів вибуху і ударної хвилі.

Найпростішим і вивченим є поле вибуху сферичного заряду в повітрі. При вибусі сферичного заряду, ініційова-ного з центру, продукти вибуху розлітаються у всі сторони рівномірно і фронт розповсюдження продуктів вибуху і ударної хвилі матиме сферичну форму (рис.34). У будь-якому випадку в полі вибуху розглядають три зони.

Перша зона є сферою радіусом r₁ ≤ (1,5... 2) ≤ r₀. У цій зоні фронт ударної хвилі майже співпадає з фронтом продуктів детонації, що розширяються. Фронт ударної хвилі рухається з швидкістю, що перевищує швидкість детонації. Така ударна хвиля характеризується наступними параметрами: тиском у фронті ударної хвилі, густиною температурою і швидкістю розповсюдження.

Рис. 34. Схема поля вибуху

При таких параметрах і внаслідок того, що густина продуктів вибуху приблизно в 20 разів перевищує густину повітря на фронті повітряної ударної хвилі, динамічна дія продуктів вибуху на перешкоду значно перевершує дію ударної хвилі. Отже, в першій зоні руйнування визначаються дією продуктів вибуху. Цю зону, в якій об'єкт піддається найсильнішому руйнуванню, прийнято називати зоною місцевої дрібнящої бризантної дії вибуху.

Друга зона є простором, обмеженим сферами, що мають радіуси (1,5... 2) r₀ < r₂ ≤ (5... 6) r₀ В цій зоні руйнування об'єктів відбувається в рівній мірі і продуктами вибуху, і ударною хвилею, якій продукти вибуху передають свою енергію. У цій зоні фронт ударної хвилі відривається від продуктів вибуху.

Третя зона розташована на відстані r₃ > (5... 6) r₀ від центру зяряда. У цій зоні руйнування об'єктів виникає, головним чином, від дії повітряної ударної хвилі. Ця зона одержала назву зони загальної фугасної дії вибуху.

В подальшому, коли швидкість ударної хвилі порівню-ється із швидкістю звуку, вона перетворюється в звуковую хвилю.

3. Дія вибуху на навколишнє середовище.

Як показують дослідження, руйнівна дія на малих відстанях (до 10 радіусів заряду) викликається головним чином продук-тами вибуху, а на великих відстанях від заряду - ударною хвилею. Розрізняють дві основні форми зовнішньої роботи вибуху бризантну і фугасну дію.

Бризантна дія вибуху

Бризантною дією називаєтся подрібнення, пробиття або дроблення при вибусі середовища, дотичного із зарядом ВР. Ця дія обумовлена ударом продуктів детонації, що знаходяться при дуже високому тиску, і виявляється лише в безпосередній близькості до заряду (2... 2,5) r₀.

Бризантна дія вибуху на середовище визначається кількістю руху, яку придбавають частинки середовища в резуль-таті удару. Бризантна дія обумовлена «головною» частиною повного імпульсу, тобто роботою продуктів детонації при падінні їх тиску в порівняно вузькому інтервалі від тиску детонації до деякого досить високого кінцевого тиску. Можна приблизно допустити, що величина цієї головної частини імпульсу пропорційна початковому тиску, і прийняти останнє як критерій бризантної дії. Як відомо, бризантна дія збільшу-ється із зростанням густини ВР і дуже швидко зростає із збільшенням швидкості детонації.

Практично бризантна дія ВР оцінюється декількома способами. Один із способів – по величині обжимання свинцевого циліндра (рис.35). 50 г випробовуваної ВР поміща-ють в паперову гільзу внутрішнім діаметром 40 мм. У спеціаль-ній матриці пресуванням густину заряду доводять до 1 г/см³.

Підготовлений таким чином патрон 1 ставлять на сталевий диск 2 діаметром 41 мм і завтовшки 10 мм, який встановлений на циліндр 3 з чистого свинцю діаметром 40 мм і заввишки 60 мм, встановлений на сталевій плиті 4. Після закріплення системи проводять вибух.

При вибусі свинцевий циліндр обжимається і набуває форму гриба. Різниця висот циліндра до і після вибуху служить мірою бризантності ВР. Значення бризантної дії деяких ВР приведені в таблиці 4.

Таблиця 4 Вибухові речовини Величина обжимання, мм Аммотоли Гексоген ( 25 г ) Тротил Тетрил 11 – 14 16 16 – 17 20 – 22

Рис. 35. Установка для визначення бризантності

ВР обжиманням свинцевого циліндра

Фугасна дія вибуху

Фугасною дією вибуху називають вид роботи вибуху, що виявляється у формі розколювання і відкидання середо-вища, в якому відбувається вибух.

Фугасна дія обумовлена розширенням продуктів детонації до порівняно невисокого тиску і проходженням ударної хвилі в навколишньому середовищі.

Теоретично працездатність (фугасність) може бути визначена як величина, пропорційна потенційній енергії ВР. Для ідеальних умов (вибух проводиться в оточеному оболон-кою просторі, об'єм якого може безмежно рости, оболонка нетеплопровідна і розширення оболонки проходить без затрати теплоти).

Практично фугасність ВР визначається при вибусі заряда в свинцевій бомбі (рис.36) з циліндричним гніздом. 10 г ВР пресують в спеціальній матриці у вигляді патрону з гніздом для капсуля – детонатора. Патрон 1 вводять в гніздо бомби вільний об'єм засипають кварцовим піском 2. При вибусі гніздо бомби розширяється і набуває грушовидну форму. Різниця між об'ємом гнізда до і після вибуху є практичною мірою працездатності випробовуваної ВР. В таблиці 5 приведені деякі значення працездатності ВР, виміряні по описаному способу.

Таблиця 5 Вибухова речовина Розширення, см3 Димний порох Тротил Тетрил Амотол 40/60 30 285 340 350

Рис. 36. Свинцева бомба для визначення

працездатності вибухових речовин

Характеристикою фугасної дії артилерійських боєприпасів служить об'єм воронки, віднесений до 1 кг розривного заряду. Фугасна дія боєприпасу залежить, головним чином, від при-роди розривного заряду, умов вибуху і властивостей грунту.

Кумулятивна дія вибуху

Сила дії вибуху в ту або іншу сторону залежить від форми заряду ВР, місця розташування детонаторів. Такі особ-ливості дії вибуху називають направленою дією вибуху.

Дію вибуху, що обумовлена виїмкою в заряді і є найбільш руйнівною порівняно з іншими видами направленої дії, називають, кумулятивною.

Рис. 37. Схема дії кумулятивного заряду

Детонатор поміщають в протилежній від кумулятивної виїмки стороні для створення направленої дії у бік виїмки. Потік продуктів вибуху стискається в фокусі виїмки у дуже щільний струмінь, що має велику пробивну силу.

Дія кумулятивного заряду збільшується в 2 – 4 рази при облицьовуванні кумулятивної виїмки металевою оболонкою. При обтіканні оболонки детонаційною хвилею з тиском понад 10⁹ кг/м² і швидкістю до 20000 м/с з внутрішніх шарів оболонки утворюється струмінь металу, що має велику пробивну здатність. При зустрічі струменя з перешкодою створюється тиск в мільйон атмосфер, що значно перевищує межу теку-чості металу. Процес проникнення струменя можна згідно гідродинамічної теорії розглядати як рух струміню нестискуваної рідини в рідину.

Кумулятивні заряди дають найбільшу глибину пробиття, коли вони знаходяться на деякій оптимальній відстані від перешкоди, званою фугасною відстанню.