Особенности инициирования вв при выдавливании в узкие зазоры Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

С. П. БАЖАНОВ, В. А. МИШИНА, А. П. АМОСОВ, Е. С. БАЖАНОВА

ОСОБЕННОСТИ ИНИЦИИРОВАНИЯ ВВ ПРИ ВЫДАВЛИВАНИИ В УЗКИЕ ЗАЗОРЫ

Методом тензометрирования в приборе N° 1 показано два режима деформации ВВ в предвзрывном периоде при ударе на копре. Первый режим характеризуется разрушением слоя, второй — пластическим выдавливанием ВВ в зазор• Создана математическая модель рассматриваемого процесса и решена задача. Показана высокая эффективность разогрева при затекании ВВ в зазор, образовании облоя и на поверхностях трения, образующихся при разрушении внутри ВВ.

Данный вопрос возникает в связи с необходимостью обоснования безопасных параметров прессования. Инициирование ВВ в условиях прессования, т. е. в опасных условиях, проявляется при выдавливании в зазор и хорошо моделируется в копровых испытаниях ВВ при определении их чувствительности в приборе № 1 [1].

Осциллографические исследования процесса деформации ВВ в предвзрывном периоде, проведенные по методике [2], показали два режима деформации, которые могут сосуществовать (см. рисунок).

2и‘мкс

Осциллограммы деформации и инициирования ВВ при выдавливании в зазор в условиях прибора №1:

а и б — пироксилин, взрыв; а— Е = 15 Дж; б — Е = 20 Дж; з и г — тетрил, взрывы; в — навеска 30 мг, Е=25 Дж, г—навеска 90 мг, Е = 20 Дж. Стрелками на осциллограммах показаны моменты взрыва

Первый — характеризуется, в отличие от прибора № 2 [3], незначительным спадом давления (~10—20% от первоначального за время ~15—20мкс), свидетельствующим о частичном разрушении заряда и нарушении его сплошности вблизи зазора, предшествующих резкому скачку давления на осциллограммах — моменту взрыва. Скачок давления свидетельствует о распространении процесса взрывчатого превращения в сжатое между роликами ВВ.

Второй — характеризуется деформацией перед взрывом в течение 40—50 мкс под постоянным давлением после достижения максимального давления, свидетельствующего о пластическом выдавливании, без разрыва сплошности образца.

Оба режима могут проявляться для пироксилина и ТЭНа в зависимости от скорости и энергии удара.

Для легкоплавких В В типа тетрила и тротила наблюдается сосуществование двух режимов. После достижения максимума давления,

в зависимости от условий испытания, может происходить хрупкое разрушение, характеризуемое резким спадом давления (масса навески 30 мг) или плавным коротким спадом давления (навеска 90 мг) с последующим выдавливанием под постоянным или плавно спадающим давлением. Очаг инициирования, ка!к показывает остаточная картина, происходит при деформации заряда между торцами роликов вблизи зазора и не распространяется полностью на сжатое ВВ, о чем свидетельствует отсутствие скачка давления, а выбрасывается в зазор, воспламеняя диспергированные потоки ВВ.

Создана математическая модель рассматриваемого процесса, позволяющего определить зависимость разогрева В В при различных деформационных процессах от условий проведения испытаний, геометрических параметров, физико-механических свойств ВВ. Процесс описывается следующей системой уравнений:

й- /и и р5 ^ ^ . /14

(А—А0-------— ) = ——; (1)

dt2 ' и к 1 м

Jh dt

-f- = V; (2)

P = as (1+ -4- +—(3)

V 2V3 С 3-|/3h ‘ '

ATt = -Ц==- / qi(t-<f)-p- (4)

у nhCp о Уф

с начальными условиями / = 0, /г = /г0, V= Vo, Л7\- = 0. Здесь t —

время; h— высота слоя; V — скорость; Р — давление; АТ—разо-

грев; i — индекс, соответствующий определенному очагу разогрева; К — жесткость системы; Ts — предел прочности ВВ на сжатие;, D — диаметр ролика; С—зазор между роликом и муфтой; М—масса падающего груза; S — jtD2/4; Л, С, р — теплопроводность, теплостойкость и плотность ВВ; q — тепловой поток; ср — переменная интегрирования.

Уравнение (1) системы описывает закон торможения верхнего ролика в приборе №1; уравнение (3) —значение среднего давления в слое; уравнение (4) — разогревы от различных деформационных процессов.

Разогрев слоя В-В за счет пластического сжатия незначительный по сравнению с (разогревами от двух деформационных процессов, поэтому им пренебрегаем.

Предполагаются следующие источники разогрева:

1) трение слоя ВВ о стенки матрицы, Разогрев Д7\;

2) трение при выдавливании в кольцевой зазор. Разогрев АТ2\

3) образование трещин внутри слоя вещества и трение по образовавшимся поверхностям. Разогрев ДГ3;

4) образование облоя при наличии фаски на ударном ролике. Разогрев ДГ4.

Задача решалась численно на ЭВМ. Расчеты показали что очаги с наибольшим разогревом образуются при затекании ВВ в зазор. Это происходит из-за резкого увеличения скорости движения вещества в зазоре.

Другим эффективным источником разогрева ВВ является т.рение на поверхности разогрева внутри вещества, а также образование облоя. Трение о боковую поверхность матрицы приводит, как правило,

*6-85 241

к более низким разогревам, но очень сильно зависит от значений коэффициентов трения и бокового давления, и, в случае большого значения произведения этих коэффициентов ( — 0,3) при отсутствии других деформационных процессов, может также играть решающую роль в инициировании ВВ.

Разогрев ВВ при затекании в зазор сильно зависит от величины этого зазора, растет при его уменьшении, так как при этом увеличивается скорость затекания в зазор. Другие виды разогревов от этой величины не зависят.

Разогрев слабо зависит от высоты слоя, что подтверждает наибольшую эффективность деформационных и тепловых процессов, приводящих к воспламенению ВВ и протекающих в узкой зоне, прилегающей к поверхности верхнего ролика.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 4545-88. Вещества взрывчатые. Методы определения чувствительности к удару. М.: Госстандарт, 1988.

2. Бажанов С. П., Лапшина И. А., Амосов А. П. и др. Инициирование горения экзотермических смесей вспышкой от удара//ФГВ. 1992. 28. №3. С. 26—29.

3. Муратов С. М., Бажанов С. П., Гидаспова Е. X. и др. Деформация и возбуждение взрыва смесей металл-окислитель при воздействии ударом и трением//ФГВ. 1985. 21. № 4. С. 123—126.