книги / Химическая физика энергонасыщенных материалов

и Уудш = 2610 Н-с/кг.

Таким образом, эффективность «тяжелых» топлив существенно увеличивается на нижних ступенях ракет при сравнительно низких значениях относительной массы топлива. «Легкие» топлива стано­ вятся более эффективными на верхних ступенях с большим значе­ нием WÎT.oTH-

Из практики разработки ракетных двигателей известно, что по­ тенциальные возможности топлива в различных двигателях (ракетах) проявляются (реализуются) неоднозначно, прежде всего из-за различ­ ного уровня потерь V^x и 7уд. Рассмотренные показатели не учи­

тывают влияния механических и других характеристик топлив, а так­ же стоимостных характеристик на боевую эффективность ракеты.

Наиболее полную и объективную характеристику может дать комплексный многопараметрический показатель, используемый для тактико-технико-экономического анализа эффективности топлив и зарядов из них. Он позволяет свести к одному масштабу такие раз­ нородные характеристики, как Ууд, рт, /ит, ада, стоимость заряда

и др., а также соизмерить достигаемый ракетой боевой эффект с за­ тратами на его достижение. Так, например, увеличение стоимости нового варианта топлива (заряда) может быть компенсировано его

повышенной баллистической эффективностью, что позволит умень­ шить количество ракет для решения боевой задачи. Благодаря уве­ личению массы полезной нагрузки у каждой ракеты суммарные за­ траты уменьшаются.

6.3.Работоспособность взрывчатых веществ

Взависимости от характера детонационной волны, с одной сто­ роны, и от характера и расположения окружающей среды относи­ тельно фронта волны, с другой стороны, могут иметь место сле­ дующие формы действия взрыва.

1.Сильное дробление, измельчение и пробивание непосред­ ственно примыкающей к заряду прочной плотной среды, например, крепкой горной породы, металлической оболочки в боеприпасах.

2.Раскалывание, что имеет место при добыче крупных кусков горной породы при минимальном дроблении или измельчении ее.

3.Отбрасывание среды, например, выброс грунта с образовани­ ем воронки.

4.Образование и распространение воздушных ударных волн.

5.Образование и распространение в грунте сейсмических волн. Обычно лишь некоторые формы действия взрыва являются по­

лезными, т.е. необходимыми для достижения заданной цели взрыв­ ной работы, а остальные являются бесполезными - потерей соот­ ветствующей доли полной работоспособности (энергии взрыва).

6.3.1. Действие взрыва на окружающую среду

6.З.1.1. Поле взрыва

Область пространства, в которой при взрыве заряда ВВ в той или иной степени проявляется его разрушительное действие, назы­ вается полем взрыва.

Разрушительное действие на малых расстояниях (до 10 ра­ диусов заряда) вызывается главным образом продуктами взрыва, а на больших расстояниях от заряда - ударной волной.

Поле взрыва вблизи заряда зависит от его формы и соответст­ вует форме заряда. С увеличением расстояния поле взрыва прини­ мает форму сферы. Рассмотрим поле взрыва сферического снаряда с радиусом г0 при мгновенном протекании детонационного процесса (рис. 26).

В зависимости от интенсивности действия продуктов детона­ ции и ударной волны рассматривают три зоны разрушительного действия:

I зона местного действия;

II зона действия продуктов детонации и ударной волны; III зона фугасного действия.

Зона местного действия представляет собой сферу радиусом (1,5...2,0)г0. В этой зоне фронт ударной волны почти совпадает с фронтом расширяющейся области продуктов детонации. Давление во фронте ударной волны достигает 15...20 МПа. Плотность продук­ тов детонации примерно на два порядка выше, чем плотность возду­ ха в ударной волне. Поэтому разрушения определяются действием продуктов взрыва.

Зона совместного действия продуктов детонации и ударной волны представляет собой часть сферы, все точки которой удалены от центров на расстояние от (1,5...2,0)го до (5...6)г0. Продукты дето­ нации передают энергию ударной волне. Однако параметры продук­ тов детонации еще достаточно высоки, но и ударная волна уже при­ обрела достаточную интенсивность. Поэтому разрушения во второй зоне обусловлены действием, как продуктов детонации, так и удар­ ной волны.

Зона фугасного действия занимает пространство, расстояние до точек которого от центра взрыва составляет более (5...6)г0. Здесь разрушительное действие ударной волны превосходит дейст­ вие продуктов детонации и является определяющим. Расширение продуктов детонации заканчивается на предельном расстоянии (10... 15)/о от центра взрыва. При этом давление в продуктах взрыва будет равно атмосферному. Ударная волна отрывается от продуктов детонации, за ударной волной появляется зона разрежения.

Таким образом, в зависимости от расстояния между центром взрыва и объектом характер разрушения будет изменяться.

За пределами зоны фугасного действия лежит еще значительно более глубокая область распространения сравнительно слабых удар­ ных волн. Наконец, за пределами области ударных волн лежит об­ ласть звуковых волн.

Практический интерес представляют два основных вида внеш­ ней работы взрыва: бризантное и фугасное действие.

6.З.1.2. Бризантное действие взрыва

Бризантное действие вызывает местное разрушение в результа­ те резкого удара продуктов детонации по прилегающей к заряду среде или близко расположенным объектам.

Бризантное действие проявляется в дроблении, пробивании или весьма сильной деформации объектов. Оно происходит лишь вблизи заряда ВВ, т.е. в I зоне, где параметры продуктов детонации доста­ точно велики.

Бризантное действие обусловлено в основном «головной» ча­ стью полного импульса, т.е. работой продуктов детонации при паде­ нии их давления в сравнительно узком интервале времени от давле­ ния детонации ря до конечного давления рк. Можно приближенно допустить, что величина этой головной части импульса пропорцио­ нальна начальному давлению, и принять последнее в качестве кри­ терия бризантного действия.

Бризантное действие зависит не только от заряда ВВ, но и от характеристики объекта, а именно от соотношения между временем воздействия продуктов детонации на объект т и временем прохож­ дения волны деформации по объекту ii, т.е. времени разрушения объекта.

Возможны два случая:

1.Величина т намного больше xiЭто случай большого заряда

итонкой стенки, когда бризантное действие определяется и характе­ ризуется величиной детонационного давления:

Таким образом, бризантное действие должно увеличиваться с ростом плотности ВВ и быстро возрастать с увеличением скорости детонации.

2. Величина т намного меньше величины Т[. Это случай не­ большого заряда и толстой стенки (снаряда), когда стенка не успева­ ет за время действия продуктов детонации сколько-нибудь сущест­ венно сместиться и деформироваться. Разрушение преграды в этом случае будет определяться импульсом давления продуктов детона­ ции. Удельный импульс давления продуктов детонации i определя­ ется по формуле

где îa - время начала расширения продуктов детонации; /к - время завершения основного удара продуктов детонации по среде, сопри­ касающейся с зарядом.

’Поскольку при массе заряда гексогена или ТЭНа 50-граммовый свинцовый столбик дробится на части, то при определении бризантности этих веществ применяют заряды массой 25 г.

Оценка бризантности взрывчатого вещества по осколочности снаряж енных им боеприпасов. Оценка бризантности ВВ мо­ жет быть произведена и по степени дробления металлической обо­ лочки, окружающей заряд, или металлической плиты, на которой он установлен. В артиллерийской практике издавна принято судить о бризантности ВВ и о качестве снаряжения по результатам опреде­ ления осколочности снаряженных им боеприпасов. Для этой цели боеприпас устанавливают в бронеяме, в ящике с песком или окру­ жают ящиками с песком для предохранения осколков от дробления при ударе о стенки бронеямы. После подрыва собирают все осколки, взвешивают и подсчитывают число «полезных» осколков. Полезны­ ми обычно считают осколки, вес которых равен или превышает 1 г.

Критерием бризантности служит число полезных осколков, от­ несенное к 1 кг разрывного заряда. При заданных конструкции кор­ пуса и взрывчатом веществе это число, называемое числом А, слу­ жит критерием качества снаряжения боеприпаса; при заданных ВВ

иснаряжении число А служит для оценки осколочности боеприпаса.

Поскольку осколочность зависит не только от качества ВВ, но

иот калибра и конструкции боеприпаса и качества металла, то ре­ зультаты испытания нового вида снарядов сравнивают с результата­ ми испытания известных боеприпасов.

Бомба отливается из рафинированного свинца. На дно канала помещается заряд исследуемого взрывчатого вещества массой 1 0 г в бумажной гильзе. Свободная часть канала засыпается сухим квар­ цевым песком. Заряд взрывчатого вещества инициируется электро­ детонатором. После взрыва в бомбе образуется характерное вздутие (рис. 28, б).

Расширение бомбы AV (см3), за вычетом начального объема ка­ нала и расширения, производимого детонатором (30 см3), является мерой относительной работоспособности взрывчатого вещества.

Испытания проводят в стандартных условиях (Г = +10 °С), ис­ пользуя одинаковые песок и детонатор. При градуировке бомбы в качестве эталонного взрывчатого вещества может служить дважды перекристаллизованный тротил.

В табл. 12 приведены некоторые значения работоспособности ВВ, измеренные по описанному методу.

Расхождение между параллельными испытаниями в соответст­ вии с ГОСТ 4546-81 не должно превышать 1 0 CMj, однако на прак­ тике они достигают 30 см3 и более. Одним из недостатков метода является то, что работоспособность взрывчатого вещества выража­ ется в некоторых условных единицах приращения объема. Кроме то­ го, по величине AV нельзя количественно сравнивать взрывчатые вещества, а можно лишь расположить их в некоторый относитель­

ный ряд. Это объясняется с тем, что величина ЛК связана с истинной работоспособностью взрывчатых веществ нелинейной зависимо­ стью.

В методе баллистического маятника основой маятника явля­ ется груз, подвешенный на жестких тягах к неподвижной опоре. При воздействии на маятник продуктов взрыва или ударной волны он получает некоторый импульс сипы и отклоняется на соответствую­ щий угол ф (рис. 29).

Рис. 29. Схема баллистического маятника

При подрыве заряда исследуемого взрывчатого вещества, раз­ мещенного на торце маятника, центр тяжести маятника поднимается на высоту h. Таким образом, работа взрыва А затрачивается на подъ­ ем центра тяжести маятника и может быть рассчитана по формуле

А =mgh = mgl( 1 - cos ф),

где т - масса маятника; I - длина подвеса маятника; h - высо­ та подъема центра тяжести маятника; g - ускорение свободного па­ дения.

По известным значениям т, I и измеренному углу отклонения ф можно рассчитать величину Л.

При испытаниях обычно определяют массу заряда исследуемо­ го взрывчатого вещества, который дает отклонение маятника, рав­ ное отклонению при взрыве стандартного взрывчатого вещества