3.4.2. Чувствительность вв к механическим воздействиям

Основными формами механического воздействия на ВВ могут быть удар, накол и трение. Способность ВВ взрываться при механических воздействиях называется чувствительностью к механическим воздействиям.

Процесс возбуждения взрыва механическим импульсом значительно сложнее, чем тепловым. Чувствительность как свойство ВВ должна выражаться через другие его свойства и параметры состояния. Однако установлено, что такие характеристики ВВ, как энергия активации, энтальпия образования, теплота взрыва, не являются характеристиками, определяющими чувствительность ВВ. Поэтому необходимо изучать природу чувствительности ВВ при механических воздействиях.

Были выдвинуты две основные точки зрения на механизм этого процесса: нетепловая и тепловая теории реакции химического процесса.

Согласно нетепловой теории, химические реакции начинаются вследствие деформации молекул при ударе. Активация молекул происходит при достижении напряжениями критических напряжений всестороннего сжатия, либо под действием сдвиговых напряжений.

Исследования П.В.Бриджмена показали, что ВВ выдерживает статические нагрузки до 10¹⁰ Па. Известно, что энергия внутримолекулярных связей органических ВВ значительно больше энергии межмолекулярных связей. Поэтому разрушение самих молекул при деформации таких веществ происходить практически не будет. Эти доводы показывают несостоятельность нетепловых гипотез возбуждения взрыва для большинства органических ВВ при сравнительно низкоскоростном (до 100 м/с) ударе.

По тепловой теории при ударе по заряду ВВ происходит его разогрев, который и приводит к быстрой экзотермической реакции. Впервые эта теория была сформулирована П.Бертло и развита в исследованиях Ю.Б.Харитона, Ф.А.Бауле, А.Ф.Беляева и др. Поскольку энергия удара, вызывающая взрыв, в большинстве случаев недостаточна для разогрева ВВ до температуры вспышки, Ю.Б.Харитон предположил, что при ударе возникают локальные очаги разогрева. Тепловая теория, опирающаяся на возникновения взрыва в локальных очагах разогрева, получила название теории «горячих точек». По этой теории при ударе или ином динамическом воздействии в ВВ возникают напряжения. Поскольку в твердом ВВ всегда имеются неоднородности (полости, дефекты кристаллов и т.д.), в малых объемах могут возникать пики напряжений. В этих объемах и появляются «горячие точки», являющиеся наиболее вероятными очагами взрыва.

По Ф.Бодуену, причинами возникновения «горячих точек» являются следующие процессы:

 диабатическое сжатие небольших газовых включений в жидких, пластичных и твердых ВВ;

 трение твердых частиц высокоплавких примесей;

 вязкий разогрев при быстром течении в жидких ВВ.

В твердых ВВ, как считают Г.Т.Афанасьев и В.К.Боболев, локальный разогрев при ударе возникает в результате прочностного разрушения заряда. Сначала происходит практически изотермическая упругая деформация заряда. Действие высоких нормальных напряжений в области сжатия приводит к росту температуры плавления ВВ, разрушение происходит под действием касательных напряжений (неупругая, неизотермическая деформация); это разрушение сопровождается выбросом части веществ из области сжатия и резким спадом давления.

При прочностном разрушении упругая энергия, запасенная в образце, переходит в работу деформации на разрыве. На поверхности разрыва в результате трения (при условии сжатия) возникает локальный разогрев.

Взрыв в локальном очаге может возникнуть, если температура в нем достигнет критической Т_кр. Для наиболее распространенных ВВ Т_кр = 700-900 К, а размеры «горячих точек» не превышают 10^–3-10^–5 см.

Для оценки чувствительности ВВ созданы различные приборы (копры). Испытания заключаются в том, что на навеску ВВ (0,05 г), заключенную в специальный приборчик, сбрасывают с некоторой высоты груз определенной массы (от 2 до 10 кг). При этом фиксируется число взрывов из 25 опытов. За чувствительность к удару принимают частоту взрывов, выраженную в процентах. В табл.3.5 приведены данные о чувствительности некоторых ВВ к удару.

Таблица 3.5

Взрывчатое вещество	Частота взрывов при высоте падения груза 0,25 м, %		Нижний предел чувствительности в приборчике 2 при массе груза 10 кг, мм
	Стандартный приборчик	Приборчик 2 (Н.А.Холева)
Тротил	4-28	0-8	500
Алюмотол	24-28	0-8	500
Аммонит	13-32	4-28	500
Граммонит	4	0	500
Тротил	48-60	16-24	150
Гексоген	70-90	80-90	70
Тэн	100	100	50