Чувствительность к удару

Чувствительность ВВ к удару определяют в основном на копрах, состоящих из двух, иногда из трех строго параллельных вертикальных направляющих, по которым свободно перемещается груз, производящий удар по ВВ. Груз в верхней части снабжен механическими или электромагнитными захватами, фиксирующими его на определенной высоте. На прочном фундаменте (рисунок 4.3) помещается массивная наковальня 1, на которой располагается штемпельный прибор (№ 1 или № 2) с навеской ВВ 5. Прибор № 1 состоит из металлического поддона 2, направляющей обоймы (муфты) 3 и двух поршеньков 4, между торцами которых помещена навеска (обычно от 0,02 до 0,05 г) исследуемого ВВ. В качестве поршеньков применяют ролики от подшипников, отличающиеся высокой степенью постоянства механических свойств и точности размеров. Ролики в приборчике № 1 точно пригнаны к каналу обоймы и не имеют фасок на торцах, так что ВВ при ударе будет сжиматься, не имея возможности свободно течь. Прибор № 2, предложенный Н. В. Холево [27], отличается от прибора № 1 наличием кольцевой канавки в обойме на уровне расположения навески ВВ, что позволяет оценить чувствительность ВВ в условиях его истечения.

Рисунок 4.3 — Штемпельные приборы для размещения навески ВВ а) прибор № 1; б) прибор № 2.

Некоторые малотекучие, непластичные ВВ, такие, например, как пироксилин, не дающие взрывов в приборе № 1, т. е. в условиях затрудненного течения, обнаруживают высокую частость взрыва в приборе № 2. Напротив, ВВ, обладающие высокой текучестью, могут проявлять большую чувствительность в приборе № 1, чем в приборе № 2. При испытании жидких ВВ навеску помещают в чашечку из мягкого металла, чтобы исключить выплескивание ВВ из прибора № 2 при ударе.

Критерием чувствительности при испытаниях на копрах считают минимальную высоту падения груза, при которой происходит взрыв, или частость взрыва при постоянной высоте груза. Эти методы определения чувствительности к удару позволяют выявить влияние условий деформации вещества на вероятность возбуждения взрыва и правильно оценить условия безопасности ВВ при ударе.

При определении чувствительности к удару по нижнему пределу навеску вещества (0,12 г) подпрессовывают в штемпельном приборе под давлением до 300 МПа. По этому методу определяют максимальную высоту падения груза массой 10 кг (нижний предел), при которой получаются все отказы или не более одного взрыва из 25 определений. Взрывом обычно считают звуковой эффект, вспышку, дымообразование или обугливание ВВ. В том случае, когда при падающем грузе 10 кг нижний предел меньше 30 мм, определяют нижний предел с грузом массой 2 кг. Если отсутствуют взрывы при падения груза с высоты 500 мм, испытания прекращают и указывают, что нижний предел для испытываемого образца составляет более 500 мм.

При определении чувствительности к удару по частости взрывов испытания выполняют при постоянной высоте падения груза, равной 250 мм. Навеска ВВ составляет от 0,050 до 0,005 г. По этому методу чувствительность ВВ характеризуется частостью взрывов Х (%).

(4.3).

где N — число взрывов;

n — число определений.

Результаты определения чувствительности некоторых веществ по описанным методикам приведены в таблице 4.2 [7].

Зависимости частости взрывов от давления прижатия, полученные на копре Боудена_Козлова [23], приведены на рисунке 4.4. Как видно из зависимостей величины давлений прижатия для вторичных ВВ, соответствующие 100% взрывов на кривой частости лежат в интервале от 5000 (ТЭН) до 11 000 атмосфер (тротил).

Для характеристики относительной чувствительности ВВ при имитации условий эксплуатации (падение на жесткое основание, защемление между жесткими поверхностями и др.) испытания проводят на большом копре БК-6. В этом случае используют навеску исследуемого вещества массой 3 г, диаметром 41 мм и толщиной 10 мм. В качестве характеристики чувствительности принят нижний предел, выраженный максимальной высотой падения груза массой 24 кг, при которой не наблюдается разложения ВВ в 25 опытах. Характеристики относительной чувствительности некоторых веществ, определенные на большом копре БК-6, по частости взрывов (%) при высоте падения груза 2000 мм массой 24 кг приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.2 — Чувствительность ВВ к удару.

Таблица 4.3 — Относительная чувствительность некоторых ВВ на копре БК-6.

Рисунок 4.4 — Зависимости частости взрывов Х/ от давления прижатия, полученные на копре Боудена_Козлова.

• 1 — гремучая ртуть; 2 — тетразен; 3 — ТНРС; 4 — азид свинца; 5 — ТЭН;
• 6 — гексоген; 7 — тетрил; 8 — пикриновая кислота; 9 — тротил

Для большинства испытанных ВВ относительная чувствительность, определенная при испытаниях на большом копре БК-6, согласуется с рядом по чувствительности, полученным при испытаниях на копре с малыми навесками. В то же время у некоторых ВВ, например, алюмотола, чувствительность к удару при испытаниях на большом копре БК-6 выше, чем при испытании на копре с малыми навесками.

В последнее время рядом исследователей разработаны методы оценки характеристик чувствительности ВВ к удару, связанных с передачей взрыва из-под бойка несжатому веществу. По этому методу навеску ВВ помещают в приборчик таким образом, чтобы она полностью заполняла кольцевой канал и пространство между роликами. При ударе под бойком ВВ сжимается и вытесняется в кольцевой канал. Между роликами остается тонкий слой ВВ, в котором и возникает первичный очаг разложения. Показателями чувствительности ВВ по этому методу служат предельный диаметр и минимальный подпор. Предельным диаметром называют минимальный диаметр ролика, при котором хотя бы в одном из десяти испытаний происходит взрыв. Подпор Р характеризует сопротивление ВВ вытеканию из-под роликов, его изменяют варьированием массы навески m 1 исследуемого ВВ, при которой получены взрывы:

.

где mmin — минимальная навеска исследуемого ВВ, при которой происходит полный взрыв, г;

VК — объём кольцевого канала, мм3 ;

r — плотность кристаллов ВВ, г/см3 .

Для приборов с роликами диаметром 10, 20, 40 мм значение m 1 равно соответственно 0,1; 0,3; 0,9 г.

Наиболее объективную информацию о безопасных величинах ударных нагрузок при механическом воздействии на ВВ можно получить при испытаниях, приближенных к реальным условиям эксплуатации. В МакНИИ (Украина) разработаны стенды [24] для определения чувствительности ВВ к ударным нагрузкам. Ударным нагрузкам при эксплуатации могут подвергаться отказавшие заряды, а также патроны ВВ в процессе механизированного заряжания. Конструкция стенда для определения опасности взрыва ВВ при ударных нагрузках показана на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 — Стенд МакНИИ для оценки чувствительности ВВ к ударным нагрузкам Стенд состоит из бронекабины 1, внутри которой по направляющим с помощью ходового винта 2 перемещается захватывающий механизм 3 с грузом 4. При набегании роликов захватывающего механизма на сбрасывающие кулачки 5, установленные на заданной высоте, груз 4 освобождается и падает, ударяя по бойку 6, подвешенному на пружинах. Цикличность воздействий осуществляется реверсивным двигателем 7. Перемещая сбрасывающие кулачки вдоль направляющих, а также изменяя массу груза, можно регулировать энергию удара в пределах от 3 до 70 кгс· м. Под бронекабиной имеется бронениша 8 с массивной дверью. В броненише устанавливаются образцы ВВ 9.

Рисунок 4.6 — Конструкции бойка (а), навески ВВ (б).

1 — корпус; 2 — ролик 1 — основание; 2 — оболочка; 3 — навеска ВВ В качестве бойков 10 используются стандартные ролики подшипников (рисунок 4.6 а). Навеска ВВ (рисунок 4.6 б) помещается в бумажный цилиндр, надетый на стальной диск-подложку. В качестве диска также используется ролик от роликоподшипника. Диаметр диска от 40 до 50 мм. Величина навески ВВ принимается такой, чтобы ее высота при насыпной плотности была равна 35 мм, что соответствует диаметру патронов, применяемых на практике. По навеске ВВ с помощью бойка наносится удар, который может вызвать полный взрыв или вспышку. В разделе 5 приведена оценка безопасности при механическом воздействии на данном стенде.