3. Инициирующая способность

Способность инициирующих веществ вызывать детонацию других ВВ называется их инициирующей способностью. От инициирующего ВВ требуется, чтобы после кратковременного периода нарастания скорости его взрывчатого превращения детонировало инициируемое бризантное ВВ. Рассмотрим факторы, от которых зависит инициирую-щая способность.

В предыдущем параграфе была отмечена роль ускорения взрыв­чатого превращения как фактора, отличающего инициирующие ве­щества от бризантных. Оказывается, что чем выше ускорение взрыв­чатого превращения инициатора, тем больше и инициирующая его спо­собность. Самое быстрое нарастание скорости было найдено у фуль­мината кадмия Cd(ONC)₂, 0,008 г которого достаточно для детонации тетрила (в оболочке капсюля-детонатора № 8). Гремучая ртуть обла­дает сравнительно медленным нарастанием скорости, и для возбуж­дения взрыва тетрила ее необходимо 0,29 г. Другим примером влия­ния ускорения взрывчатого превращения на инициирующую способ­ность может служить опыт Велера, показавшего, что добавление к гремучей ртути 0,5 мг азида свинца повышает инициирующую, спо собность первой примерно в два раза. Происходит это потому, что ускорение взрывчатого превращения азида свинца весьма велико. Инициируясь от начального импульса, он инициирует гремучую ртуть, причем нарастание скорости взрывчатого превращения по­следней происходит быстрее, чем без азида свинца. Следовательно, нарастание скорости взрывчатого превращения является одним из факторов, влияющих на инициирующую способ­ность. Для уяснения других факторов, влияющих на инициирующую способность, заметим сперва, что детонация бризантного ВВ является следствием работы удара газообразных продуктов взрывчатого пре­вращения инициатора. Эти газообразные продукты, выделяющиеся со все возрастающей скоростью, ударяют по поверхности бризант­ного вещества, сообщая некоторый импульс I. Скорость движения газообразных продуктов уменьшается в течение времени удара t от величины +С до 0 и далее, если предположить эластичность бри­зантного вещества, за то же время t до величины С. Вследствие падения скорости возникает давление газообразных продуктов, рав­ное некоторой величине Р. Вычисление среднего давления Р во время удара по уравнению импульсов и по формулам, вытекающим, из кинетической теории» приводит к следующему выражению:

P = 1/3.981 * Δ * C^k

где Р — давление в г/см²,

Δ — плотность газообразных продуктов разложения в момент их образования, в г1см³

С — скорость газообразных продуктов превращения в см/сек,

2>k>1.

Повышению давления Р, от которого зависит работа удара, спо­собствует, как это видно из уравнения:

1) большая плотность газообразных продуктов взрывчатого пре­вращения, а также, конечно, большая-плотность самого инициатора;

2) большая скорость движения газообразных продуктов взрыв­чатого превращения.

Развитию же большой скорости движения газообразных продук­тов разложения благоприятствуют следующие свойства инициирую­щего ВВ:

1) большая температура взрыва;

2) большая скорость детонации.

Работа удара зависит также от удельной энергии инициирующего ВВ. Капсюль, изготовленный из чистой гремучей ртути в качестве инициатора и тетрила (1 г) в качестве вторичного заряда, обладает меньшей пробивной способностью, чем капсюль, у которого инициа­тор состоит из смеси гремучей ртути с хлоратом калия. Это объяс­няется тем, что гремучая ртуть при взрыве разлагается по урав­нению

Hg(ONC)₂ = Hg + N₂ + 2СО + 116 Кал,

т. е. мы имеем случай неполного сгорания углерода, а .стало быть, и меньшее выделение энергии. Для полного сгорания всего углерода гремучей ртути необходим кислород, который и вводится примесью бертолетовой соли. Если рассчитать весовой процент хлората калия, необходимого для полного сгорания углерода гремучей ртути, т. е. по реакции, при которой весь углерод превращается в углекислоту:

3Hg(ONC)₂+2KClO₃ = 3Hg+2KCl+3N₂+6CO₂+757,8 Кал,

то окажется, что потребуются следующие весовые количества:

гремучей ртути ....... 77,7%

бертолетовой соли ..... 22,3%

Однако опыты показывают, что примесь 22,3% хлората калия к белой гремучей ртути не дает высшего инициирующего действия. Наибольший эффект дают капсюли, инициаторы которых состоят из гремучей ртути с 10—15% хлората калия (при давлении прессо­вания 200 aтм). Таким образом этот пример показывает, что увеличение содержания энергии, вообще говоря, повышает инициирующую спо­собность, но что вместе с тем примесь к инициатору других веществ, содержащих кислород, полезна только до известного предела, так как последние в то же время, видимо, понижают скорость детонации. Поэтому наивыгоднейшее количество примесей не может быть уста­новлено только на основании уравнения взрывчатого превращения.

Плотность инициирующего ВВ также оказывает значительное влияние на инициирующую способность, так как от нее зависит , плотность заряжания капсюля-детонатора, т. е. отношение веса ини­циирующего заряда к объему капсюля. Чем большее количество ини­циирующего ВВ поместится в меньшем объеме, тем большая работа им будет совершена и тем больше будет инициирующее действие вещества.

Плотность гремучей ртути, например, 4,307, а азида свинца 4,73. Отчасти благодаря этому азид свинца обладает большей инициирующей способностью.

Зависимость инициирующей способности от величины кристал­лов может быть определена, например, количеством вещества, необходимого для полной детонации тротила. Произведенные Велером и Бертманом опыты показали, что между величиной кристаллов и наименьшим количеством инициирующего ВВ, необходимого для детонации тротила, существует зависимость, могущая быть выраженной гиперболической кривой (абсцисса — длина кристалла гре­мучей ртути по большой диагонали, а ордината — вес предельного заряда). С увеличением длины кристалла от 0,01 до 0,06 мм величина предельного заряда уменьшается от 1,0 до 0,22 г; дальнейшее увеличение длины кристалла также уменьшает предельный заряд, но уже значительно медленнее. Так, при увеличении длины кри­сталла от 0,067 до 0,183 мм предельный заряд уменьшается только от 0,22 до 0,20 г.

В теории ВВ все эти факторы, от которых зависит работа удара, объединяются общим понятием — бризантность. Точной математи­ческой формулировки бризантности еще не дано. Для практических целей Каст предложил пользоваться формулой:

B = f * v * Δ

где f—удельная энергия;

v—скорость взрывчатого превращения;

Δ — гравиметрическая плотность.

Согласно этой формуле бризантность является удельной энергией, отнесенной к единице объема и единице времени, т. е. мощностью единицы объема ВВ.

Итак, инициирующая способность вещества зависит от его бри­зантности и ускорения взрывчатого превращения.