2.4.1 Принцип ю.Б. Харитона
При выводе основных соотношений в детонационной волне рассматривалась одномерная задача для плоской волны. В этом случае вся потенциальная химическая энергия реализуется в детонационной волне и определяет параметры детонации – ее скорость, давление и т.д. В случае неодномерного течения за ударным фронтом параметры детонации в определенных границах становятся зависимыми от поперечных размеров заряда. Впервые это показано Ю.Б. Харитоном.
Поскольку зона химического превращения в детонационной волне имеет конечные размеры, то за время химической реакции, протекающей на участке ВС, рис.5, образующиеся сжатые газообразные продукты стремятся к расширению в радиальном направлении. В результате этого в зону реакции с боковой поверхности заряда ВВ входит волна разрежения, рис.9, а охваченная ею масса вещества теряется как поставщик энергии относительно ударного фронта.
Поскольку глубина проникновения волны разрежения обратно пропорциональна радиусу заряда, то относительные потери энергии в детонационной волне должны уменьшаться с увеличением радиуса заряда.
Принцип
Харитона утверждает
следующее:
детонация может устойчиво распространяться
по заряду, если продолжительность
реакции в волне (
)
меньше времени разброса вещества в
радиальном направлении (
).
Исходя из этого, можно найти такой
минимальный диаметр заряда, при котором
еще возможно устойчивое распространение
детонации, т.е. найти критический диаметр
заряда ВВ. Условия устойчивости определяют
следующим образом. Продолжительность
химической реакции в детонационной
волне
будет равна
или, учитывая, что U=D/4
будем иметь
Время разброса вещества в радиальном направлении составит
следовательно,
Рис.7 Зона химической реакции в детонационной волне:
d3
– диаметр заряда ВВ;
– волна разрежения;
=0,5·DВВ;
b – глубина проникания волны разрежения;
– ширина зоны реакции; D – скорость
детонации ВВ.
С
учетом выражения (1.20) и того, что
,
формулу (1.21) можно переписать
следующим образом
(1.22)
т.е. критический диаметр близок по величине к ширине зоны химической реакции. При d3>dкр потери энергии в детонационной волне должны уменьшаться, а параметры волны соответственно возрастать, асимптотически приближаясь к максимуму.
Детонацию с максимальными параметрами для данного ВВ и данной
плотности называют идеальной детонацией или детонацией в идеальном режиме. Диаметр заряда, при котором параметры детонации близки к максимальным (рис.8), т.е. к DИ, называют предельным диаметром (dпр).
Рис.8 Зависимость скорости детонации ВВ от диаметра заряда.
Детонацию, протекающую в зарядах с dкр<d3<dпр, называют неидеальной, или детонацией в неидеальном режиме. Связь между скоростью идеальной детонации, шириной зоны реакции и диаметром заряда выражается формулой, предложенной А. Дубновым:
Величина критического диаметра зависит от плотности ВВ, наличия оболочки и ее материала, внешнего давления, температуры и других параметров.
2.5 Экспериментальные исследования детонации вв