Исследование передачи детонации при наземных взрывах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

В.В. Гарнов, Б.Д. Христофоров

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ ДЕТОНАЦИИ ПРИ НАЗЕМНЫХ ВЗРЫВАХ*

1[Эопросы передачи детонации обычно возникают, когда

-Я-М происходят аварийные взрывы больших масс ВВ или детонация передается на расстояния больше расчетных. При определении безопасных расстояний при аварийных взрывах в первую очередь оценивается возможность передачи детонации ударной воздушной волной. Часто удары осколков, которые могут возникнуть при взрывах в условиях хранения и перевозки ВВ, не учитываются. Известно, что все ВВ имеют разную чувствительность к возбуждению детонации, как при ударе, так и трении. Так вероятность взрыва аммонита 6ЖВ, при испытаниях ударом на копре стандартными методами составляет 16-32 % [1]. Увеличение масштаба взрыва значительно повышает параметры ударных нагрузок и тепловое излучение, которые могут привести к возгоранию и последующей детонации ВВ [2].

Рассмотрим экспериментальный взрыв 900 т тротила зимой с большим количеством стальных осколков, при котором определялась передача детонации пассивным зарядам ВВ. Основной заряд состоял из 123000 стальных мин начиненных литым тротилом. Общая масса металла составила 250 т, а полная масса инертного материала примерно равна массе ВВ. Заряд был выложен на ровной местности в виде цилиндра высотой 7 и диаметром 25 м со средней плотностью заряжания 0,28 т/м3.

Было установлено три пассивных заряда прямоугольной формы с шириной основания 1,2 м из 25 мешков аммонита АМ-6 массой по 1 т каждый со средней плотностью 0,69 т/м3 на расстояниях 100; 120; 140 м. Первый заряд имел

*Работа поддержана РФФИ. Грант № 02-05-64134. 226

Рис. 1. Фотография взрыва

длину 1,2 м и высоту 1 м, два других длину 1,8 м и высоту 0,67 м. Все они сдетонировали при взрыве активного заряда.

Фотография взрыва в момент 5,7 с приведена на рис.1, когда взрывное облако, расширяясь у поверхности земли захватило пассивные заряды. Согласно [3], в этот момент радиус взрывного облака у поверхности земли составляет около 200 м и близок к максимальному.

Безопасное расстояние по передаче детонации ударной волной R от центра активного заряда до переднего торца пассивного определяется зависимостью R = к-С1^ 4, где С - масса активного заряда, кг; D - наименьший поперечный размер пассивного заряда, м; к - коэффициент, зависящий от типа ВВ обоих зарядов, условий взрыва и вероятности передачи детонации. Полагая для первого пассивного заряда С = 900 т, D= 1 м, к = 1,3 получим R = 125,5 м, что делает возможной детонацию ударной волной, однако ее вероятность мала. Соответственно для 2 и 3 зарядов R = 78,6 м из-за их сравнительно малой высоты 0,67 м. Поэтому вероятность передачи детонации ударной волной второму и третьему пассивным зарядам

практически равна нулю, и естественно предположить, что детонация передавалась осколками.

Анализ распределения пыли по поверхности грунта показал, что она содержит большое количество металлических осколков размером 1-2 мм. Мелкие осколки, похожие на блестящую дробь, подвергались воздействию температуры, превышавшей температуру плавления 1540 С. Критическая температура нагрева для большинства ВВ составляет 500-1000 0С. Вблизи расположения пассивных зарядов измеренная концентрация осколков достигала 100-200 м" . Максимальная дальность разлета осколков составила около 1,5 км. Поэтому могли происходить множественные удары горячих осколков по торцевой поверхности пассивных зарядов, вызывая локальный разогрев в местах ударов и детонацию.

Среднюю скорость разгона осколков взрывом можно оценить, полагая, что половина энергии взрыва CQ затрачивается на разгон инертного материала массой т = С, из соотношения V = (CQ/m) = 2,4 км/с. При разлете осколки тормозятся в воздухе тем сильнее, чем больше отношение их диаметра d к толщине h (1-2 мм). При d < h торможением воздуха можно пренебречь. Поэтому наибольшие скорости удара, близкие к начальным, будут у сравнительно малых осколков. Характерные давления удара, необходимые для возбуждения детонации в заряде насыпной плотности, не превышают 10 кбар (1 ГПа). Оценки характерного давления по формуле квазиакустического приближения Р = p(C+V)V = 0,7(2+2)2 = 56 кбар (5,6 ГПа) [4] при ударе осколков по пассивным зарядам показывают на возможность детонации по этому механизму [5]. Множественность ударов повышает вероятность этого процесса.

Проведенный эксперимент и анализ случаев аварийных взрывов железнодорожных вагонов, металлических контейнеров с ВВ, а также других хранилищ боеприпасов, подтверждает необходимость при оценке безопасного расстояния по передаче детонации оценивать, наряду с действием ударных волн, удары осколков и тепловое воздействие.

-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа конденсированных систем. -М.: Недра, 1968, 250 с.

2. Адушкин В.В., Гарнов В.В., Христофоров Б.Д. Особенности передачи детонации при крупномасштабных взрывах / Безопасность труда в промышленности. 1995, № 2, с. 33-35.

3. Гарнов В.В., Перник Л.М. Особенности распространения газового облака при наземных взрывах конденсированных взрывчатых веществ / Безопасность труда в промышленности. 2000, № 4, с.30-32.

4. Беляев А.Ф., Боболев В.К., Ратнер З.И. О механизме возникновения детонации взрывчатых смесей при ударе / Вопросы теории взрывчатых веществ. М., 1947, в. 1, с. 145-148.

5. Физика взрыва. Под ред. К.П. Станюковича. - М.: Наука, ГРФМЛ, 1975,

704 с.

— Коротко об авторах -----------------

Гарнов В.В., Христофоров Б.Д. - ИДГ РАН.