Эксплозивные вещества
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Новосибирский государственный технический университет
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 342
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7782-3695-0
Артикул: 778706.01.99
Приведены основные сведения о теории эксплозивных веществ, а также о порохах, инициирующих и бризантных взрывчатых веествах и методах снаряжения боеприпасов. Описаны основные
методы определения характеристик высокоэнергетических веществ, применяемых как при теоретических расчетах, так и используемых для решения практических задач, а также методы расчета напряжений, возникающих в разрывном заряде при выстреле. Изложены сведения об электродетонаторах и особенности применения средств взрывания.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Ñåðèÿ îñíîâàíà â 2001 ãîäó Ó×ÅÁÍÈÊÈ ÍÃÒÓ
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СЕРИИ «УЧЕБНИКИ НГТУ» д-р техн. наук, проф. (председатель) А.А. Батаев д-р техн. наук, проф. (зам. председателя) Г.И. Расторгуев д-р техн. наук, проф. А.Г. Вострецов д-р техн. наук, проф. А.А. Воевода д-р техн. наук, проф. В.А. Гридчин д-р техн. наук, проф. В.И. Денисов д-р физ.-мат. наук, проф. В.Г. Дубровский д-р экон. наук, проф. К.Т. Джурабаев д-р филос. наук, проф. В.И. Игнатьев д-р филос. наук, проф. В.В. Крюков д-р техн. наук, проф. Н.В. Пустовой д-р техн. наук, проф. Х.М. Рахимянов д-р филос. наук, проф. М.В. Ромм д-р техн. наук, проф. Ю.Г. Соловейчик д-р физ.-мат. наук, проф. В.А. Селезнев д-р техн. наук, проф. А.А. Спектор д-р техн. наук, проф. А.Г. Фишов д-р экон. наук, проф. М.В. Хайруллина д-р техн. наук, проф. А.Ф. Шевченко д-р техн. наук, проф. Н.И. Щуров
ÍÎÂÎÑÈÁÈÐÑÊ 2 0 1 8 Â. Â. ÀÍÄÐÅÅÂ, À. Â. ÃÓÑÜÊÎÂ, Ê. Å. ÌÈËÅÂÑÊÈÉ ÝÊÑÏËÎÇÈÂÍÛÅ ÂÅÙÅÑÒÂÀ Допущено Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 17.00.00 «Оружие и системы вооружения» в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по основным образовательным программам высшего образования специальности 17.05.01 «Боеприпасы и взрыватели»
УДК 662.1/.4(075.8) А 655 Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, профессор В.Е. Зарко д-р техн. наук, профессор Е.А. Хмельников Андреев В.В. А 655 Эксплозивные вещества : учебное пособие / В.В. Андреев, А.В. Гуськов, К.Е. Милевский. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 342 c. – (Серия «Учебники НГТУ»). ISBN 978-5-7782-3695-0 Приведены основные сведения о теории эксплозивных веществ, а также о порохах, инициирующих и бризантных взрывчатых веществах и методах снаряжения боеприпасов. Описаны основные методы определения характеристик высокоэнергетических веществ, применяемых как при теоретических расчетах, так и используемых для решения практических задач, а также методы расчета напряжений, возникающих в разрывном заряде при выстреле. Изложены сведения об электродетонаторах и особенности применения средств взрывания. УДК 662.1/.4(075.8) ISBN 978-5-7782-3695-0 © Андреев В.В., Гуськов А.В., Милевский К.Е., 2018 © Новосибирский государственный технический университет, 2018
Оглавление Принятые сокращения .................................................................................................. 9 Предисловие ................................................................................................................ 11 Глава 1. Эксплозивные вещества. Элементы теории взрыва ........................... 17 1.1. Общие сведения об эксплозивных веществах ............................................. 17 1.2. Классификация ВВ и требования, предъявляемые к ним ........................... 21 1.2.1. Классификация ВВ ................................................................................ 21 1.2.2. Требования, предъявляемые к взрывчатым веществам ..................... 34 1.3. Состав продуктов взрыва, теплота взрыва ................................................... 35 1.3.1. Состав продуктов взрыва ...................................................................... 35 1.3.2. Теплота взрыва ...................................................................................... 40 1.4. Расчет термодинамических параметров продуктов взрыва ....................... 43 1.5. Возникновение и распространение детонации ............................................ 48 1.5.1. Общее представление о механизме распространения детонации ........ 48 1.5.2. Общие сведения об ударной волне ...................................................... 49 1.5.3. Основные параметры ударной волны .................................................. 50 1.5.4. Гидродинамическая теория детонации ................................................ 55 1.5.5. Опытное определение скорости детонации ........................................ 58 1.6. Зависимость скорости и устойчивости детонации от свойств взрывчатых веществ и характеристик заряда ........................................................ 63 1.6.1. Влияние свойств ВВ .............................................................................. 63 1.6.2. Влияние диаметра заряда ...................................................................... 64 1.6.3. Влияние плотности заряда .................................................................... 68 1.6.4. Влияние наличия и прочности оболочки заряда на изменение величин dкр и dпр .................................................................................. 69 1.7. Чувствительность ВВ ..................................................................................... 72 1.7.1. Начальный или инициирующий импульс ........................................... 72 1.7.2. Передача детонации через влияние ..................................................... 82 1.7.3. Факторы, влияющие на чувствительность ВВ .................................... 83 Вопросы для самоконтроля .................................................................................. 86 Библиографический список .................................................................................. 87 Глава 2. Общее и местное действие взрыва .......................................................... 89 2.1. Виды действия взрыва ................................................................................... 89 2.2. Работоспособность и потенциал ВВ ............................................................. 90 2.2.1. Бризантное действие ............................................................................. 97 2.2.2. Активная часть заряда и направленное действие взрыва ................ 100 2.2.3. Кумулятивное действие взрыва .......................................................... 102 2.3. Действие взрыва на расстоянии и безопасные расстояния ...................... 103 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 105 Библиографический список ................................................................................ 106
Глава 3. Инициирующие взрывчатые вещества ............................................... 107 3.1. Общая характеристика инициирующих ВВ ............................................... 107 3.2. Индивидуальные инициирующие ВВ ........................................................ 109 3.3. Инициирующие смеси ................................................................................. 113 3.3.1. Назначение и классификация инициирующих смесей ..................... 113 3.3.2. Компоненты воспламенительных составов ....................................... 115 3.3.3. Состав и применение основных инициирующих смесей ................. 116 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 118 Библиографический список ................................................................................ 118 Глава 4. Средства инициирования ....................................................................... 119 4.1. Назначение и классификация средств инициирования ............................. 119 4.2. Требования к средствам инициирования ................................................... 122 4.3. Патронные капсюли-воспламенители ........................................................ 123 4.4. Трубочные капсюли-воспламенители ........................................................ 126 4.5. Электрические средства воспламенения .................................................... 128 4.5.1. Назначение и классификация ............................................................. 128 4.5.2. Электровоспламенители, применяемые в подрывном деле ............. 130 4.5.3. Патронные электровоспламенители .................................................. 131 4.5.4. Трубочные электровоспламенители .................................................. 134 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 135 Библиографический список ................................................................................ 136 Глава 5. Средства взрывания ................................................................................ 137 5.1. Лучевые капсюли-детонаторы .................................................................... 138 5.2. Накольные капсюли-детонаторы ................................................................ 140 5.3. Электрические средства взрывания ............................................................ 140 5.3.1. Подрывные электродетонаторы ......................................................... 141 5.3.2. Боеприпасные электродетонаторы ..................................................... 142 5.4. Средства передачи инициирующих импульсов ......................................... 144 5.4.1. Огнепроводный шнур .......................................................................... 144 5.4.2. Детонирующий шнур .......................................................................... 146 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 148 Библиографический список ................................................................................ 148 Глава 6. Бризантные взрывчатые вещества ...................................................... 149 6.1. Общая характеристика бризантных ВВ ..................................................... 149 6.2. Индивидуальные бризантные ВВ ............................................................... 152 6.2.1. Физические и химические свойства бризантных ВВ ....................... 153 6.2.2. Взрывчатые свойства и применение бризантных ВВ ....................... 155 6.3. Получение бризантных ВВ .......................................................................... 157 6.4. Общая характеристика смесевых бризантных ВВ .................................... 160 6.4.1. Смеси и сплавы индивидуальных ВВ (ВВ + ВВ) ............................. 161 6.4.2. Флегматизированные ВВ .................................................................... 165
6.4.3. Металлосодержащие взрывчатые смеси ........................................... 167 6.4.4. Пластичные ВВ .................................................................................... 169 6.5. Аммонийно-селитренные ВВ ...................................................................... 173 6.5.1. Общая характеристика аммонийно-селитренных ВВ ...................... 173 6.5.2. Характеристика АСВВ ........................................................................ 174 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 177 Библиографический список ................................................................................ 177 Глава 7. Снаряжение боеприпасов ....................................................................... 179 7.1. Общая характеристика разрывных зарядов ............................................... 179 7.1.1. Требования, предъявляемые к разрывным зарядам ......................... 180 7.1.2. Причины преждевременных взрывов разрывных зарядов .............. 184 7.2. Способы снаряжения боеприпасов ............................................................. 188 7.2.1. Общая характеристика способов снаряжения ................................... 188 7.2.2. Снаряжение боеприпасов заливкой ................................................... 190 7.2.3. Снаряжение боеприпасов прессованием ........................................... 195 7.2.4. Снаряжение боеприпасов шнекованием ............................................ 201 7.3. Технологический процесс снаряжения боеприпасов ................................ 206 7.4. Контроль качества разрывных зарядов ...................................................... 209 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 211 Библиографический список ................................................................................ 212 Глава 8. Расчет энергетических характеристик взрывчатых веществ ......... 213 8.1. Энергетические характеристики взрывчатых веществ ............................. 213 8.2. Метод расчета энергетических характеристик ВВ .................................... 224 8.3. Экспресс-методы оценки энергетических характеристик конденсированных ВВ ................................................................................................. 234 8.4. Примеры расчета энергетических характеристик ВВ различных групп .............................................................................................................. 237 8.4.1. Расчет энергетических характеристик бризантного ВВ 3-й группы ........................................................................................... 237 8.4.2. Расчет энергетических характеристик бризантного ВВ 1-й группы ........................................................................................... 246 8.4.3. Расчет энергетических характеристик метательного ВВ ................ 250 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 262 Библиографический список ................................................................................ 263 Глава 9. Современные системы взрывания, взрывчатые материалы и технологии взрывания, используемые в промышленности при ведении взрывных работ ............................................................... 265 9.1. Основные типы взрывчатых материалов, применяемых при проведении взрывных работ ................................................................................. 265 9.2. Индивидуальные ВВ для КД ....................................................................... 270
9.3. Системы инициирования ВВ ....................................................................... 272 9.3.1. Неэлектрическая система взрывания ................................................. 272 9.3.2. Неэлектрическая система взрывания на основе ударно-волновой трубки ............................................................................................ 273 9.4. Электродетонаторы ...................................................................................... 277 9.4.1. Электродетонаторы с электронным замедлением ............................ 279 9.4.2. Детонатор промежуточный малогабаритный ................................... 281 9.4.3. Заряды мягкого взрывания ................................................................. 282 9.5. Особенности применения средств взрывания ........................................... 283 9.5.1. Короткозамедленное взрывание (КЗВ) .............................................. 283 9.5.2. Интерференция .................................................................................... 284 9.5.3. Создание новых поверхностей ........................................................... 285 9.5.4. Соударение ........................................................................................... 286 9.5.5. Электрическое взрывание ................................................................... 287 9.5.6. Взрывание зарядов с применением детонирующих шнуров и пиротехнических реле ...................................................................... 289 9.5.7. Неэлектрическое и комбинированное взрывание ............................. 292 9.5.8. Неэлектрическое взрывание в шахтах, опасных по взрыву газа и пыли ................................................................................................... 297 9.5.9. Взрывание с применением электронных систем .............................. 300 9.5.10. Влияние систем взрывания на сейсмическое воздействие ............ 305 9.6. Перспективные разработки средств взрывания ......................................... 306 9.6.1. Электробезопасная лазерная световолоконная система инициирования ВВ .................................................................................... 306 9.6.2. Нешумящие пиротехнические системы замедления и разводки детонации ............................................................................................. 308 9.6.3. Системы инициирования с УВТ и цифровым замедлением ............ 310 Вопросы для самоконтроля ................................................................................ 312 Библиографический список ................................................................................ 313 Приложения ............................................................................................................... 315 Приложение 1. Расчет максимальных напряжений в разрывном заряде ............. 315 Приложение 2. Теплота образования некоторых взрывчатых веществ и компонентов порохов ................................................................. 326 Приложение 3. Таблица перевода величин из технической системы единиц (дм, кгс, кал) в систему СИ ........................................................... 327 Приложение 4. Варианты домашнего задания ....................................................... 328 Приложение 5. Массовое взрывание на земной поверхности с применением традиционных средств ............................................................. 330 Приложение 6. Классификация взрывчатых материалов по группам совместимости .......................................................................................... 338 Библиографический список ..................................................................................... 339
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АВВ – аммиачные взрывчатые вещества АСВВ – аммиачно-селитренные взрывчатые вещества БП – баллиститный порох ВВ – взрывчатые вещества ВМ – взрывчатый материал ДП – дымный порох ДНН – динитронафталин ДПМ – детонатор промежуточный малогабаритный ДШ – детонирующий шнур ЗМВ – заряд мягкого взрывания ИВВ – инициирующие взрывчатые вещества ИУ – инициирующие устройства КБ – кислородный баланс КД – капсюль-детонатор КЗВ – короткозамедленное взрывание КЧ – кумулятивная часть ЛНС – линия наименьшего сопротивления МВВ – мощные взрывчатые вещества НЦ – нитрат целлюлозы ОШ – огнепроводный шнур ПВ – продукты взрыва ПВВ – пластические взрывчатые вещества ПВП – продукты взрывчатого превращения ПП – пироксилиновый порох ПС – пиротехнические составы ПХА – перхлорат аммония РДТТ – ракетный двигатель твердого топлива РЗ – разрывные заряды РП – пиротехнические реле
СИНВ – система инициирования неэлектрического взрывания СКГ – скоростное конвективное горение СТТ – смесевые твердые топлива СТРТ – смесевые твердые ракетные топлива СФП – сферический порох ТГ – тротил-гексоген ТНТ – тринитротолуол ТНРС – тринитрорезорцинат свинца ТРТ – твердые ракетные топлива УВТ – ударно-волновая трубка ЭД – электродетонатор ЭДП – подрывной электродетонатор ЭДЭЗ – электродетонатор с электронным замедлением ЭЦ – электровзрывная цепь
ПРЕДИСЛОВИЕ 11 ПРЕДИСЛОВИЕ вторы предлагают читателю окунуться в историю формирования знаний об эксплозивных веществах, цитируя первоисточники и сохраняя их терминологию в первых главах. Термин «эксплозивные (франц. explosive, англ. explosion – «взрыв; всышка») – взрывчатые вещества» используется всем научным сообществом. Рассматривая развитие исследований свойств взрывчатых веществ, ученые обращаются к современным знаниям в этой области. Понимание механизма взрыва служит основой для практического применения его энергии в создании боеприпасов, средств инициирования, горючих материалов для ракетных топлив и взрывных работ. Показывая технологии применения взрывчатых материалов, авторы обращают внимание на соблюдение мер безопасности, основанных на знании их физико-химических свойств. Примеры экспериментальных исследований и теоретических оценок изученных параметров взрывчатых веществ определяют традиционные и перспективные возможности практического применения взрывчатых материалов и конструкций из них в различных сферах деятельности человека. Авторы надеются, что ознакомление с фактическим материалом поможет студентам, аспирантам и другим исследователям в формировании цельного представления о взрывчатых веществах и подвигнет их на новые исследования и конструкторские разработки в этой области знаний. Книга включает предисловие, девять глав и приложения, содержащие общие понятия о взрывчатых материалах, расчет максимальных напряжений в разрывном заряде с примерами, величины теплоты взрывания некоторых взрывчатых веществ и компонентов порохов, варианты домашнего задания, методику массового взрывания на земной поверхности с применением традиционных А
средств и классификации взрывчатых материалов по группам совместимости. В главе 1 «Эксплозивные вещества. Элементы теории взрыва» изложены общие сведения о взрывчатых веществах. Даны определения взрыва, а также факторы, определяющие способность веществ к взрывчатому превращению. Приведены энергетические характеристики некоторых взрывчатых веществ. Представлена их классификация и описание каждого класса, а также требования по эффективности, чувствительности, стойкости, качеству, производственно-экономические требования и др. Описаны признаки и реакции взрывчатого превращения в общем виде для каждой группы взрывчатых веществ по кислородному балансу. Введено определение теплоты взрыва и образования взрывчатых веществ, продуктов взрыва. Представлена методика расчета термодинамических параметров продуктов взрыва. Глава знакомит читателя с детонацией, ее возникновением и общими сведениями о механизме распространения. Приводятся общие сведения об ударных волнах и схемы их распространения. Рассказывается об основных параметрах ударной волны и законах сохранения. Излагается гидродинамическая теория детонации, механизм распространения детонации в конденсированных взрывчатых веществах, зависимости между параметрами детонационной волны; кроме того, приводятся параметры детонационной волны для некоторых взрывчатых веществ. Рассматриваются сравнительный, оптический и хронометрический методы определения скорости детонации. Описывается влияние свойств взрывчатых веществ, диаметра и плотности заряда, а также наличия и прочности оболочек заряда на скорость и устойчивость детонации. Дается понятие о чувствительности взрывчатых веществ, начальном и инициирующем импульсе. Рассказывается о чувствительности к тепловому, механическому, взрывчатому начальному импульсу, о результатах испытаний на чувствительность некоторых взрывчатых веществ. Приводятся факторы, влияющие на чувствительность (физическая структура и плотность заряда, форма и размеры кристаллов, начальная температура, примеси и добавки, химические факторы). Рассказывается об инициировании взрыва порошковых материалов. Основная задача главы 2 «Общее и местное действие взрыва» – ознакомить читателя с видами действия взрыва, теоретическим определением полной работы взрыва, практическим опреде
ПРЕДИСЛОВИЕ 13 лением работоспособности (фугасности). Приводятся ее значения для некоторых взрывчатых веществ, описывается действие взрыва в грунте и фугасное действие артиллерийских снарядов. Дается теоретическая оценка бризантного действия, опытное определение бризантности по величине обжатия свинцового цилиндра, оценка бризантности по осколочности боеприпасов и данные по величине бризантности некоторых взрывчатых веществ. Излагается материал об активной части заряда и направленном действии взрыва. Изложено кумулятивное действие взрыва, его определение, схема действия, фокусное расстояние и масса непосредственно кумулятивной части. Описывается действие взрыва на расстоянии, характеристики механического действия ударной волны, различные виды действия взрыва на расстоянии, излагается методика определения безопасного расстояния. Глава 3 «Инициирующие взрывчатые вещества» посвящена веществам, применяемым для возбуждения процессов взрыва зарядов взрывчатых веществ или горения пороховых и ракетных зарядов. Представлена общая характеристика инициирующих веществ, их особенности, физические и химические свойства, взрывчатые свойства, получение и применение. Дается классификация инициирующих смесей и их назначение. Описываются компоненты воспламенительных составов, горючие вещества и окислители, применение и состав основных инициирующих смесей, индивидуальных инициирующих взрывчатых веществ и воспламенительных составов. В главе 4 «Средства инициирования» изложено назначение и классификация средств инициирования и воспламенения (капсюли, шнуры, огнепроводы). Представлены требования к средствам инициирования: безопасность в обращении, безотказность и надежность действия, стойкость при хранении, однообразие действия, простота устройства и универсальность конструкции, а также дешевизна и доступность материалов. Рассказывается о назначении, принципе действия, конструкции, проверке боевых и эксплуатационных качеств патронных, трубочных и электрических капсюлейвоспламенителей. Описываются электрические средства воспламенения, их назначение и классификация, характеристики основных типов воспламенителей. Описываются электровоспламенители, применяемые в подрывном деле, патронные и трубочные электровоспламенители.
В главе 5 «Средства взрывания» говорится о капсюляхдетонаторах, создающих взрывной импульс и используемых для возбуждения взрыва разрывных зарядов: артиллерийских, ракетных, авиационных, морских и инженерных боеприпасов. Представлены их виды по назначению, принципу действия и характеру снаряжения. Далее читатель знакомится с характеристиками, принципом действия, конструкцией лучевых и наклонных капсюлей-детонаторов, электрических средств взрывания, а также со средствами передачи инициирующих импульсов – огнепроводным и детонирующим шнурами, их конструкцией и применением. В главе 6 «Бризантные взрывчатые вещества» описывается их общая характеристика, особенности и химическая природа. Излагается материал о физических, химических и взрывных свойствах индивидуальных бризантных веществ, их методах получения и применения. Рассказывается о смесевых бризантных веществах. Дается информация о смесях и сплавах индивидуальных взрывчатых веществ, их состав, взрывчатые характеристики и физикомеханические свойства. Приводятся некоторые данные о смесевых взрывчатых веществах, которые могут использоваться для снаряжения различных боеприпасов, особенно в военное время. Описываются флегматизированные взрывчатые вещества, приводится пример составов и характеристик для некоторых наиболее известных из них. Представлена характеристика и состав металлосодержащих взрывчатых веществ. Затем речь идет о пластичных взрывчатых веществах, приводятся компоненты и характеристики веществ на основе нитратов целлюлозы, нитроглицерина и суррогатных веществ. Подробно рассматриваются аммонийно-селитренные взрывчатые вещества. Дается их общая характеристика и классификация, взрывчатые и физические свойства, а также применение в мирное и военное время. В главе 7 «Снаряжение боеприпасов» изложены характеристики разрывных снарядов, требования, предъявляемые к их зарядам (эффективность, безотказность и т. д.), объясняются причи- ны преждевременных взрывов. Дается классификация разрывных зарядов. Приводятся значения критических и максимально допустимых напряжений для некоторых взрывчатых веществ. Разъясняются основные дефекты боеприпасов и зарядов, приводящих к преждевременному взрыву. Приводится общая характеристика