Лабораторная работа № 1
Определение работоспособности ВВ
Введение
Работоспособность или фугасность – это свойство ВВ производить механическую работу по разрушению и перемещению окружающего массива (среды). Работоспособность наравне с бризантностью относится к основным характеристикам разрушающего действия взрыва и зависит от ряда факторов, основными из которых являются: масса заряда, дисперенность ВВ, плотность и диаметр заряда, а также свойства (крепость, вязкость, влажность и др.) окружающей среды, в которой осуществляется взрыв. При испытаниях, как правило, определяют относительную работоспособность, т.е. работоспособность, отнесенную к единице массы испытуемого ВВ.
Для получения абсолютного значения относительной работоспособности необходимо при проведении испытаний учитывать одновременно все перечисленные факторы, влияющие на работоспособность, что даже в настоящее время не представляется возможным, Поэтому на II Международном конгрессе прикладной химии принята стандартная проба Трауцля – метод свинцовой бомбы. Сущность этого метода состоит в следующем. Отливают бомбу из рафицированного свинца при температуре 390-400° С диаметром 200мм и высотой 200мм с центральным каналом глубиной 125мм и диаметром 25мм. На дно канала помещают заряд испытуемого ВВ массой 10 г в бумажной гильзе. Заряд снабжен капсюлем-детонатором н8 с отрезком огнепроводного шнура либо электродетонатором ЭД-8Ж(Э).Затем в канал засыпают сухой кварцевый песок до полного заполнения канала и взрывают заряд. После взрыва в бомбе образуется полость, емкость которой т.е. ,расширение бомбы взрывом определяют путем заполнения ее водой и последующего измерения ее объема. Расширение бомбы в см ³ за вычетом начального объема канала и расширения от работы газов взорвавшегося КД или ЭД является критерием оценки относительной работоспособности испытуемого ВВ. Здесь следует иметь ввиду, что для получения сравниваемых результатов необходимо строго соблюдать стандартные условия испытания ВВ и изготовления бомб. Каждую партию свинцовых бомб тарируют эталонным ВВ – дважды перекристаллизованным тротилом из этилового спирта. За стандартную температуру воздуха при испытании трината - 10°С; при отличии температуры от стандартной необходимо вносить поправки – при 0°С объем расширения бомбы после испытания увеличивают на 5% при +30°С – уменьшают на 6%, при промежуточных температурах также вносят соответствующие поправки. На результаты испытания оказывает также и конструктивные форма и размеры заряда (при одной и той же его массе).Так заряды большей высоты легче деформируют свинец и образуют большее расширение канала бомбы, т.е. больший объем.
Необходимо также отметить, что по пробе Трауцля работоспособность ВВ выражается в некоторых условных единицах увеличения объема канала бомбы и по результатам испытаний нельзя количественно сравнивать ВВ, а можно только расположить ихв некоторый относительный ряд, т.к. величина расширения связана с истинной работоспособностью ВВ нелинейной зависимостью.
Поэтому за последнее время для определения относительной работоспособности ВВ используют метод баллистического маятника. Основой баллистического маятника является груз, подвешенный на жестких тягах к неподвижной опоре. При воздействии
на маятник потока продуктов взрыва или (и) ударной волны он получает определенное количество движения и отклоняется на некоторый угол. Значение угла отклонения пересчитывают на соответствующее значение объема в см³, т.е. приводят к значениям расширения канала бомбы Трауцля.. Существует несколько используемых в науке и промышленности конструкций баллистического маятника. В Украине в качестве стандартного принят двухмаятниковый метод МакНИИ (ГОСТ 4546-81 «Вещества взрывчатые. Методы определения фугасности»).
Сущность метода заключается в определении относительного отклонения груза на подвесах за счет фугасного действия продуктов взрыва заряда ВВ. В качестве испытательного устройства использована двухмаятниковая баллистическая установка, далее- баллистический маятник.
Устройство и работа баллистического маятника.
Баллистический маятник (рис.1) состоит из пяти основных узлов: маятника, мортиры, устройства для измерения отклонений маятника, системы подвеса, станины.
Маятник (1) представляет собой стальное цилиндрическое тело, которое на восьми стальных тягах подвешено к двутавровой балке (5), имеющей на своих концах трехгранные призмы (6). Эти призмы опираются на стальные корытообразные подушки, закрепленные на бетонных опорах, на которых висит маятник. Тело маятника имеет цилиндрический канал (2). Центр тяжести маятника лежит на оси канала, центр его качания на 200 мм ниже оси канала. Техническая характеристика маятника следующая:
диаметр торца маятника, мм- 503;
диаметр камеры, мм -280±5;
глубина камеры, мм -2600±10;
расстояние от оси качания маятника до оси канала, мм- 3440±10;
масса маятника с дополнительными грузами. т -11±0,1.
Маятник имеет приспособление (корректор), при помощи которого ось канала маятника приводится в горизонтальное положение.
Мортира (3) представляет собой толстостенный стальной цилиндр, на котором при помощи бандажных хомутов закреплены колеса для передвижения мортиры по рельсам. В торце мортира имеет цилиндрический канал (взрывную камеру) (4). Торцы мортиры имеют радиальный паз для размещения в нем выводных проводов электродетонатора.
Техническая характеристика мортиры следующая:
- диаметр мортиры, мм 450±50;
длина мортиры, мм 1000±100;
диаметр канала, мм 70±1,0;
глубина канала, мм 400±10;
ширина паза, мм 3±0,5;
глубина паза, мм 2±0,5;
масса мортиры, т 1,5±0,025.
Установка имеет устройство (8) для фиксации отклонения маятника после взрыва, состоящее из металлической линейки и двух металлических стоек, на которых закреплена линейка .
Система подвеса – это стальные тяги (7),прикрепленные с одной стороны к двутавровой балке, а с другой – к корпусу маятника.
Установка снабжена ручной лебедкой для подкатки мортиры к маятнику.
Проветривание помещения, где расположен баллистический маятник, осуществляется вентилятором типа ВМ-200 после проведения каждого опыта (взрывания). Принцип действия установки заключается в следующем.. Испытуемый заряд ВВ с центрирующими кольцами помещают в канал мортиры, подкатывают ее вплотную к телу маятника и производят взрывание заряда. Под действием продуктов взрыва тело маятника отклоняется на некоторую величину, что фиксирует движок на измерительной линейке. По полученной величине отклонения маятника вычисляют относительную работоспособность (фугасность) испытуемого ВВ.
Проведение работы
Для выполнения опытных взрываний изготавливают заряды испытуемого и эталонного ВВ массой 200±10г диаметром 36-37мм. в помещении взрывной камеры. Для предохранительных ВВ IV, V и VI классов в качестве эталонного ВВ используют угленит Э-6, а для ВВ II и III классов - аммонит 6ЖВ диаметром 36 мм и плотностью, оговоренной нормативно-технической документацией (ТУ или ГОСТ) на данное ВВ. При испытании взрывчатого вещества. выпускаемого в патронах. масса или диаметр которых отличается от указанного выше, производят его перепатронировку в гильзу из бумаги патронировочной в 2,5-3,5 оборота или в полиэтиленовый рукав (водонаполненные ВВ). В этом случае перепатронировывают и заряды эталонного ВВ. Затем готовят центрирующие кольца из картона толщиной 2±0,5мм. Наружный диаметр кольца 70±0,5мм, внутренний - 30±0,5мм.
Приготовленные заряды и центрирующие кольца, уложенные в специальную сумку, а электродетонаторы, помещенные в чемоданчик с металлическим экраном, переносят к зданию баллистического маятника – тамбур здания электродетонаторной.
Перед началом проведения опытов открывают обе двери в помещении маятника для естественной вентиляции, проверяют чистоту рабочего места, отсутствие на нем посторонних предметов, исправность лебедки, устанавливают в зажимы измерительную линейку, фиксируя при этом начальное положение маятника; затем прокладывают взрывную магистраль, имеющую видимый разрыв линии (рубильник с переключателем “накоротко”) и устанавливают перед зданием маятника предупредительный знак о ведении взрывных работ – красный флаг. Взрывную магистраль прокладывают от места укрытия до места подсоединения к ней электродетонатора испытуемого заряда.
Непосредственно перед началом опытов просушивают канал мортиры путем взрывания в ней заряда аммонита 6ЖВ или Т-19 массой 200 г. Патрон-боевик изготавливают на столе в тамбуре помещения электродетонаторной. В торце испытуемого патрона с помощью наколки из цветного металла (меди, бронзы, латуни) делают гнездо под электродетонатор. Надевают на патрон два центрирующих кольца и располагают их в 20-30 мм от торцов патрона. Осторожно вставляют в гнездо электродетонатор на всю его длину и закрепляют петлей из выводных проводов электродетонатора. Провода электродетонатора при этом должны быть закорочены.
Перед заряжанием мортиры подают предупредительный сигнал свистком – один продолжительный. Затем очищают канал мортиры ершом от продуктов взрыва предыдущего опыта или после просушки мортиры.
Подготовленный заряд (патрон-боевик с центрирующими кольцами) переносят в помещение маятника и помещают его в канал мортиры так, чтобы его торец располагался заподлицо с учетом канала. При этом торец патрона со вставленным электродетонатором должен быть направлен в сторону маятника. Проводники электродетонатора укладывают в паз и закрепляют на наружной боковой поверхности мортиры. Мортиру подкатывают вплотную к маятнику, не допуская при этом смещения его с отмеченного ранее «нулевого» положения в состоянии равновесия (контролировать по линейке указателя отклонений маятника). Затем снимают рукоятку мортиры, рассоединяют закороченные выводные провода электродетонатора, подсоединяют их к взрывной магистрали и уходят к месту взрывания (тамбур электродетонаторной). Убедившись, что все участники испытания собрались вместе, подают боевой сигнал свистком (два продолжительных), подсоединяют взрывной прибор к взрывной магистрали, переводят рубильник из положения «закорочено» в положение «взрыв» и производят взрывание испытуемого заряда. После взрыва рубильник переводят в положение «закорочено», отсоединяют взрывную магистраль от взрывного прибора и закорачивают ее концы, включают вентиляцию и проветривают помещение до полного удаления газообразных продуктов взрыва (не менее 10 мин). После проветривания производят осмотр места взрыва и подают сигнал свистком «отбой» (три коротких) и приступают к замеру отклонения маятника, для чего с помощью штангенциркуля замеряют с точностью до 0,5 мм зафиксированное на линейке отклонения маятника от нулевого положения.
Взрывание и регистрацию отклонений маятника производят отдельно от образцов испытуемого и эталонного ВВ поочередно, начиная с эталонного. Для этого производят по три взрывания каждого ВВ. Затем вычисляют среднее арифметическое значение для исследуемого и эталонного ВВ. Расхождение между результатами параллельных определений допускается не более, чем на 5% от среднего значения. В противном случае проводят по три дополнительных опыта с эталонным и испытуемым ВВ и среднее значение для каждого ВВ вычисляют по шести опытам.
Относительную работоспособность (фугасность) вычисляют по формуле:
,
где lи и lэ – среднее значение отклонений маятника в мм при испытании исследуемого и эталонного ВВ соответственно.
Требование безопасности
При изготовлении патронов-боевиков и проведении испытаний необходимо соблюдать требования безопасности, оговоренные в инструкции по эксплуатации баллистического маятника и в инструкции по безопасному выполнению работ при определении работоспособности (фугасности) ВВ на баллистическом маятнике, утвержденных руководством МакНИИ.
Оформление работы
При оформлении работ следует привести:
Краткие теоретические сведения (обзор методов испытания).
Принцип работы установки.
Таблицу с полученными опытными данными.
Выводы по работе.
Таблица
№ опыта |
Наименование ВВ |
Отклонение маятника l, мм |
Среднее отклонение lср, мм |
Примечание |
|
|
|
|
|