2.7.1 Примеры определения кб вв

Пример 1. Вычислить кислородный баланс нитроглицерина C₃H₅(ONO₂)₃.

Решение. В молекуле нитроглицерина число атомов: кислорода d = 9, углерода a = 3, азота c = 3 и водорода b = 5. Подставляя эти данные, получим:

= .

Нитроглицерин имеет слегка положительный кислородный баланс.

Пример 2. Вычислить кислородный баланс тринитротолуола (тротила) C₇H₅(NO₂)₃ .

Решение. В молекуле тринитротолуола число атомов: кислорода d = 6, углерода a = 7, азота c = 3 и водорода b = 5. Подставляя эти данные, получим:

= .

Как следует из этого расчета, тринитротолуол имеет резко отрицательный кислородный баланс.

Пример 3. Вычислить кислородный баланс нитрата аммония (аммиачной селитры) NH₄NO₃.

Решение. В молекуле NH₄NO₃ число атомов: кислорода d = 3, углерода a = 0, азота c = 2 и водорода b = 4. В итоге получим:

= .

Положительный КБ.

Пример 4. Вычислить кислородный баланс аммонала, смесевого ВВ, состоящего из аммиачной селитры (80% по массе), тротила C₇H₅(NO₂)₃ (15%) и алюминия (5%). Расчет выполнить, исходя из массы ВВ, равной 1 кг.

Решение. Первый способ – по условной химической формуле смеси.

В 1000 г ВВ заданного состава содержится 800 г NH₄NO₃ (масса одного моля М = 80), 150 г тротила (М = 227) и 50 г алюминия. Число молей этих компонентов в 1 кг их смеси заданного состава составляет: n_NH4NO3 = , n_C7H5(NO2)3 = , n_Al = = 1,85 или в ней содержится 10NH₄NO₃ + 0,66 C₇H₅(NO₂)₃ + 1,85Al. Для вывода условной химической формулы, которая должна иметь общий вид C_aH_bN_cO_dAl_l , вычисляем число молей: атомов углерода a = 0,667 = 4,62; атомов водорода b = 104 + 0,665 = 43,3; атомов азота с = 102 + 0,663 = 21,98; атомов кислорода d = 103 + 0,666 = 33,96; атомов алюминия l = 1,85. Условная химическая формула ВВ, таким образом, имеет вид:

C_4,62 H_43,3N_21,28O_33,96Al_1,85 ,

а кислородный баланс ВВ равен

= = = + 0,47% .

Второй способ решения этой задачи – по величине кислородного баланса (приложение) и доле по массе (_i) каждого компонента смесевого ВВ. Формула для расчета кислородного баланса в этом случае имеет вид:

КБ = (КБ_i  _I)

Кислородный баланс NH₄NO₃ равен +20% (см. пример 3), для тротила КБ = – 74% (пример 2), для алюминия КБ = - =-88,9%. Для смеси заданного состава КБ = 0,820 + 0,15(-74) + 0,05(-88,9) = + 0,46%.

Пример 5. Какое количество тротила (КБ = -74%) следует добавить к 1 кг нитрата аммония (КБ = +20%), чтобы кислородный баланс этой смеси был равен нулю?

Решение. Обозначив искомую массу тротила за x, получим

КБ = (КБ_i  _I) = , откуда x = = 270,3 г.

2.8 Чувствительность вв к внешним воздействиям

Взрывчатые свойства ВВ определяют лишь потенциальную возможность их взрывчатого превращения. Для реализации этой возможности необходимо произвести на ВВ такое воздействие, которое было бы способно вызвать в нем взрывчатое превращение, т.е. воздействие, которое называют инициирующим импульсом. Способность ВВ реагировать на внешние воздействия путем химического превращения в форме детонации (взрыва) - это чувствительность ВВ к внешним воздействиям. Чувствительность ВВ является важнейшим параметром, определяющим не только принципиальную возможность практического применения ВВ, но и области применения.

Начальными импульсами могут быть различные виды воздействий. Любое внешнее воздействие по физической сути является энергетическим. ВВ об-

ладает избирательной чувствительностью к различным видам начальных импульсов. Так, одни ВВ более чувствительны к механическим воздействиям (трение, накол и т.п.), другие – к тепловым (открытый огонь, контактный нагрев), третьи – к энергии лазерного излучения, рентгеновского или инфракрасного. Чувствительность к внешним воздействиям классифицируют по видам начального импульса, рассматривая отдельно чувствительность к удару, лучу огня, ударной волне и др.

Основными видами начальных импульсов являются следующие формы энергии: тепловая, механическая, электрическая, энергия электромагнитного излучения, ударно-волновое воздействие, детонационный импульс, ультразвуковые волны и т.д.

Поскольку наиболее распространенным видом случайного воздействия является механическое (удар, трение, накол), то чувствительность ВВ к этому виду воздействия исследуется в первую очередь для оценки уровня их опасности, а также для оценки безотказности срабатывания ВВ. Основными экспериментальными методами оценки чувствительности ВВ к механическим воздействиям являются: определение чувствительности к трению ударного характера (метод Боудена–Козлова), к трению при истирании, к удару (копер Велера, копер К-44-1, копер К-44-II, роликовые приборы №1 и №2), метод критических напряжений (измеряются напряжения, развивающиеся в ВВ при ударе в момент возбуждения взрывного процесса).

В процессе производства, переработки, снаряжения и применения ВВ распространенным видом внешнего воздействия является тепловое – контактный нагрев, действие открытого огня. Взрывчатое вещество при нагревании термически разлагается с выделением тепла. Если скорость отвода тепла в системе будет меньше скорости поступления в нее тепла, то реакция может сопровождаться возникновением вспышки. Температура, при которой химическая реакция принимает характер взрывчатого превращения - это температура вспышки.

Одним из вариантов испытания ВВ на чувствительность к тепловому воздействию является метод ЛТИ, разработанный в Санкт-Петербургском технологическом университете. По этому методу температуру вспышки определяют при 5-ти секундной задержке воспламенения ВВ. Используются следующие навески ВВ: для ИВВ – 0,02 г, для БВВ – от 0,05 до 0,1 г.

Чувствительность ВВ к электрическому импульсу является важнейшей характеристикой, поскольку большинство взрывчатых веществ диэлектрики и обладают способностью к электризации. Главная опасность состоит в том, что накопленный статический заряд на стенках оборудования или ВВ может превысить электрическую прочность окружающей среды, а электрический разряд при этом может вызвать воспламенение или детонацию ВВ.

Искровой разряд может возникнуть от блуждающих токов, статической электризации и других причин. В момент пробоя в разрядном промежутке образуется тонкий токопроводящий канал холодной плазмы с плотностью тока 104–105 А/см². За время 0,1–1,0 мкс воздух нагревается до температуры 10000К, что является причиной образования ударной волны. Если ВВ (в виде пыли или порошка) оказывается по каким-либо причинам в разрядном промежутке, то оно может воспламениться или детонировать.

В соответствие с правилами безопасности и охраны труда предусмотрены

следующие основные меры защиты от электризации:

- непрерывный отвод образующихся зарядов путем заземления оборудования;

- принятие мер для повышения объемной и поверхностной проводимости (увлажнение поверхности частиц, поддержание в помещении относительной влажности свыше 65%, введение антистатических добавок, электропроводящих добавок (металлов, графита и т.п.);

- обслуживающий персонал должен быть в электропроводной одежде и обуви (человек, изолированный от земли, может накопить на себе заряд до 15000 В);

- в наиболее опасных с точки зрения электризации узлах устанавливаются приборы, непрерывно фиксирующие фактический уровень электризации.

С целью создания надежных, безотказно действующих средств инициирования (капсюлей детонаторов – КД, электродетонаторов – ЭД) проводятся исследования чувствительности бризантных ВВ к детонационному импульсу.

Чувствительность БВВ к взрывному импульсу инициирующих ВВ определяется для обеспечения безотказного действия КД и ЭД и характеризуется величиной минимального инициирующего заряда ИВВ. В табл.1 приведены значения МИЗ штатных ИВВ.

Таблица 1