Исследование влияния канального эффекта в шпуре на скорость и полноту детонации заряда ВВ
Статья - Физика
Другие статьи по предмету Физика
яют патроны диаметром 36 и 45 мм при диаметре шпуров 43 мм и 52 мм соответственно. Значения коэффициентов заряжания шпуров для различных диаметров патронов с учетом износа буровых коронок приведены в числителе, а значения относительной скорости, определенные согласно функции (1) - в знаменателе. Результаты расчетов приведены в табл. 4.
Рис. 4. График зависимости отношения V/D от коэффициента заряжания шпура.
Таблица 4. Результаты расчета коэффициентов заряжания шпура (в числителе) и отношения V/D (в знаменателе) в зависимости от диаметров патронов ВВ и диаметров шпуров
Диаметр патрона ВВ, мм323645Диаметр шпура, мм39..430,673..0,554 1,062..1,0480,852..0,700 1,118..1,069-49..52-0,540..0,479 1,049..1,0600,843..0,749 1,115..1,083
Анализ полученных результатов, представленных в табл. 4, позволил сделать вывод, что при диаметре шпура 43 мм минимальное действие канального эффекта на заряд ВВ обеспечивается при диаметре патрона равном 32 мм, а при диаметре шпура 52 мм при диаметре патрона равном 36 мм.
Известно, что продукты детонации ВВ, расширяясь в зазоре подобно косому поршню, продуцируют опережающую детонационный фронт ВВ ударную волну, которая, обгоняя детонационную волну, воздействует на еще не сдетонировавшую часть заряда, уплотняя заряд ВВ впереди фронта детонации. При детонации заряда в зазоре шпура ударная волна создает высокое давление, которое может подпрессовывать ВВ до запредельной плотности, при которой развитие детонации ВВ невозможно. Рассмотрим, как изменяется давление во фронте ударной волны в зависимости от ее скорости и коэффициента заряжания шпура. Согласно работы [3], давление во фронте ударной волны можно определить по формуле через ее скорость и угол встречи со стенкой шпура:
,(2)
гдеРУВпр - давление во фронте прямой ударной волны, определяется по формуле [4]:
,
? - плотность воздуха, 1,22 кг/м3;
?в - показатель адиабаты с учетом ионизации воздуха [4], ?в=1,2;
V - скорость распространения ударной волны в зазоре, м/с;
kотр - коэффициент отражения косой ударной волны от стенки шпура, определяется по формуле [3]:
(3)
? - угол расширения продуктов детонации ВВ в зазоре.
Схема движения падающей ударной волны и отраженной от стенок шпура ударной волны в радиальном зазоре представлена на рис.5.
Рис. 5. Схема движения ударной волны в зазоре шпура при детонации шпурового заряда ВВ.
Угол расширения продуктов детонации ВВ в зазоре, как известно из работы [5], не зависит от параметров детонации ВВ, а определяется показателем адиабаты воздуха с учетом его ионизации в зазоре. Предположительно его величина составляет порядка 40..420, что подтверждается исследованиями, проведенными в работе [6]. Фото разлета продуктов детонации при взрыве заряда ВВ в стеклянной трубе с радиальным зазором получено А.Н. Дреминым и Ван дер Бергом в выше приведенной работе и показано на рис. 6. Приведенный снимок процесса детонации ВВ при канальном эффекте позволяет установить угол встречи расширяющихся продуктов детонации ВВ со стенкой трубы. Отчетливо видно, что в результате встречи продуктов детонации со стенкой трубы образуются ударные волны как в оболочке трубы, так и в зазоре, причем в зазоре ударная волна движется гораздо быстрей, чем в оболочке.
Рис. 6. Детонация заряда ВВ в шпуре с радиальным зазором
- стенки шпура; 2 - радиальный зазор; 3 - переуплотненное ударной волной ВВ; 4 - фронт ударной волны; 5 - ненарушенный фронт детонации; 6 - нарушенный переуплотнением ВВ фронт детонации; 7 - уплотненное ВВ; 8 - зона повышенного давления; 9 - зона сжатия
Измерив, угол встречи продуктов детонации ВВ и ударной волны со стенкой шпура (он приблизительно равен ??420), определим давление воздуха в зазоре за фронтом вновь образованной отраженной ударной волны. Рассчитанный по формуле (3) коэффициент отражения при угле 420 составил kотр=2,082. Исследуем влияние коэффициента заряжания ВВ в шпуре на величину давления воздуха за фронтом отраженной ударной волны и оценим влияние давления воздуха в зазоре на полноту детонации заряда ВВ в шпуре. Результаты расчета давления за фронтом отраженной ударной волны в зависимости от коэффициента заряжания шпура для аммонита №6ЖВ и опытного образца V класса показаны на графиках на рис. 7.
Результаты расчетов давления воздуха за фронтом отраженной ударной волны для принятых диаметров шпуров и зарядов ВВ даны в табл. 5.
РУВ, МПа
Рис. 7. Давление воздуха во фронте ударной волны в зазоре шпура
Таблица 5. Результаты расчета давления воздуха за фронтом ударной волны
ВВДавление (шпур 43 мм), МПаДавление (шпур 52 мм), МПаdп=36 ммdп=32 ммРазн., %dп=45 ммdп=36 ммРазн., %№6ЖВ24,522,010,125,320,718,1ПВВ Vкл.4,64,112,64,83,822,3
Результаты расчетов показывают, что уменьшение диаметра патрона с 36 мм до 32 мм в шпурах диаметром 43 мм, и с 45 мм до 36 мм в шпурах диаметром 52 мм, позволяет снизить действие давления ударной волны в зазоре на заряд ВВ V класса примерно на 13% и на 22%, на заряд ВВ II класса - на 10% и 18% соответственно.
Результаты работы [7] показали, что каждое ВВ имеет устойчивость детонации заряда под внешнем давлением воздуха, которое характеризуется величиной критического давления. Величина критического давления детонации заряда ВВ зависит от начального диаметра патрона и детонационной способности ВВ. Так, для аммонита №6ЖВ экспериментально установлено критическое давление детонации заряда под внешним давлением воздуха в зависимости от диаметра патронов ВВ:
, ?/p>