Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Детонационные параметры эмульсионных взрывчатых 7 веществ с микробаллонами из стекла
1.1 Характеристики эмульсии и сенсибилизатора 8
1.2 Детонационные параметры ЭмВВ
1.2.1 Скорость детонации и критический диаметр 10
1.2.2 Влияние оболочки на пределы детонации 14
1.3 Определение метательных характеристик ЭмВВ 18
1.3.1 Метод наклонной проволоки для измерения угла поворота 19
1.3.2 Показатель политропы продуктов взрыва 21
1.4 Ударная адиабата эмульсии 23
1.4.1 Методика манганинового датчика для измерения давления 25
1.4.2 Ударная адиабата 26
1.5 Выводы к главе 1 29
Глава 2. Численный анализ параметров детонации ЭмВВ 32
2.1 Постановка задачи и численный код ЭГИДА-2В 33
2.2 Уравнение состояния и модель кинетики 33
2.3 Результаты одномерных расчетов 40
2.4 Выводы к главе 2 44
Глава 3. Приложения эмульсионных ВВ для сварки взрывом
3.1 Применение ЭмВВ для плакирования металлов тонкими фольгами 47
3.2 Восстановление изношенной резьбы методом сварки взрывом
3.2.1 Постановка задачи 50
3.2.2 Выбор состава эмульсионного ВВ 52
3.2.3 Отработка режима сварки 54
3.3 Выводы к главе 3 59
Заключение 60
Благодарности 63
Список литературы
- Скорость детонации и критический диаметр
- Показатель политропы продуктов взрыва
- Уравнение состояния и модель кинетики
- Восстановление изношенной резьбы методом сварки взрывом
Скорость детонации и критический диаметр
Некоторые параметры детонации ЭмВВ определялись ранее в работах [3-8]. В [4] измерялась скорость детонации D в постановке клин-теста, а также критическая толщина Асг ЭмВВ с различным содержанием стеклянных микросфер при начальной плотности р0 = 0,67 -=-1,19 г/см . Там же с помощью численного моделирования получены оценки температуры ЭмВВ в зоне реакции. Было отмечено выполаживание профилей D(A) при уменьшении плотности и определена немонотонная зависимость Асг(р0), сделано предположение о возможном уменьшении ширины зоны реакции aR с уменьшением плотности. В [9] с помощью набора тестов с цилиндрическими и плоскими зарядами определялись значения D(d, A), dcr и Асг. Установлено, что отношение dcr / Асг = 2-=-4, т. е. близко к значению 2, полученному в теории кривого фронта [26].
В настоящей работе определялись детонационные характеристики ЭмВВ, такие как скорость и давление детонации D(p0,d), /?CJ(p0), критический диаметр dcr(p0), показатель политропы продуктов взрыва Аг(р0) в широком диапазоне плотностей ВВ р0 =0,5-И, 33 г/см . Экспериментально проверялось предположение о том, что возможно значительное изменение детонационных характеристик ЭмВВ при изменении его начальной плотности (или доли сенсибилизатора). Проводились эксперименты с зарядами как в акустически менее жестких оболочках из ПВХ, бумаги или полиэтилена, так и в акустически более жестких оболочках из стали, дюралюминия, тефлона. Под акустической жесткостью понимается величина pctcct оболочки, сравниваемая с р с ЭМВВ, где cct - объемная скорость звука в оболочке, сЕХ - скорость звука в исходном ЭмВВ. Заключение ЭмВВ в жесткую оболочку представляет особый интерес для области низких начальных плотностей ВВ р0 = 0,5 -=-1 г/см , т. к. в этой области наблюдается аномальное расхождение в поведении зависимостей
ДРо) И ал(Ро) Такие данные могут использоваться для тестирования аналитического или численного описания детонации ЭмВВ, а также имеют значение для их применения в приложениях. Например, в задачах сварки металлов взрывом представляют интерес ВВ со скоростью детонации 2- 3,5 км/с, различной начальной плотностью и различными метательными характеристиками продуктов взрыва. Пути разработки эмульсионных ВВ с низкой плотностью и скоростью детонации приведены в [27, 28]. Результаты применения низкоскоростных ЭмВВ для решения некоторых задач сварки взрывом рассмотрены в [29, 30].
В данном разделе приводятся результаты определения детонационных характеристик ЭмВВ в тонких оболочках из винипласта, бумаги или полипропилена с низкими значениями pctcct. Исследовалось влияние концентрации микросфер на параметры детонации ЭмВВ при повышении их массовой доли (0, = 1 -50% (объемная доля ф = 0,06 -=- 0,75). Скорость детонации измерялась в зарядах длиной (Ю- ЗО)-Й? при помощи 4 контактных датчиков, расположенных в конце заряда, с расстоянием между датчиками 10 -30 мм. Это позволяет контролировать стационарность процесса. В качестве инициатора во всех опытах использовалось КД- чувствительные ЭмВВ с 5 %, 8 % или 20 % МС-В, наиболее подходящие по плотности и критическому диаметру. Данные по скорости приведены на рис. 3. Кривые -аппроксимация формулой Эйринга D(p0) =D.(p0)(l- 4(p0)/ i) [31] с двумя параметрами: А(Ро) «идеальная» скорость детонации при бесконечном диаметре заряда, А(р0) -коэффициент, пропорциональный ширине зоны реакции. Зависимость скорости детонации от диаметра заряда d для ЭмВВ с различным содержанием микросфер.
Можно отметить характерные особенности в зависимостях D(d) для ЭмВВ с низким ([і 5 %) и высоким ( [І 20 % ) содержанием микросфер. Для ЭмВВ с [і = 1 %, 2 % скорость детонации резко растет с увеличением диаметра. При этом для \х = 1 % на зависимости D(d) присутствует излом при d«50 мм. Предполагается, что это соответствует переходу на режим детонации с неполным энерговыделением и связано с существенным уменьшением числа горячих точек при уменьшении j, (см. рис. 4 и модель кинетики в главе 2). С уменьшением диаметра заряда падает давление детонации и снижается эффективность разогрева эмульсии, окружающей горячую точку, так что при некотором диаметре полного разложения не происходит. По-видимому, такой эффект возможен только для ЭмВВ с небольшим количеством микросфер, т. к. при большем их содержании расстояние между горячими точками достаточно мало и для неполного разложения эмульсии давление детонации должно быть слишком низким - нормальная детонация затухает раньше. Экспериментальные данные для ЭмВВ с 1 % МС-В в стальной оболочке, приведенные в разделе 1.2.2, подтверждают эту особенность. В настоящее время вопрос о границах существования и природе режима низкоскоростной детонации для ЭмВВ остается открытым. Возможность такого режима требует более подробного анализа величины критического диаметра и механизмов, которые обуславливают его значение. Предположение о неполном разогреве эмульсии вокруг горячих точек соответствует более низкому удельному энерговыделению, поэтому необходимо аккуратное сравнение с данными «нормальной» детонации, а также контроль выполнения критерия стационарности. 4 2 О
Зависимость относительного расстояния между микросферами (1) и объемной концентрации эмульсии (2) от плотности ЭмВВ.
При увеличении доли микросфер (J, 20 % наблюдается существенное выполаживание зависимостей D(d). Например, при ц = 50% отношение D(dcr)/Д.«0,9 (здесь D(dcr)- скорость детонации при критическом диаметре заряда). Таким образом, реализована стационарная детонация ЭмВВ с очень низкими параметрами плотности р0 = 0,5 г/см и скорости детонации Д = 2,1 км/с, для которого D(d) « const.
Из описания экспериментальных данных формулой Эйринга следует зависимость идеальной скорости детонации ЭмВВ от плотности: Д =4,91-р0—0,55 (Д в км/с, р0 в г/см). Зависимость Д(р0) необходима для построения уравнения состояния (УРС) продуктов взрыва эмульсионных ВВ. График этой зависимости с учетом данных из [21] приведен на рис. 5. Следует отметить, что в области плотностей р0 =1,38 -1,41 г/см ((0, = 0,5 -0%) не существует измерений параметров детонации ЭмВВ. Можно, однако, предполагать, что малое отклонение плотности от максимальной величины не должно приводить к существенным изменениям в механизме энерговыделения или уравнениях состояния ВВ и ПВ в зарядах достаточно большого диаметра. Расчетные данные главы 2 подтверждают это предположение. Постановка эксперимента по измерению параметров детонации ЭмВВ с содержанием сенсибилизатора менее 1 % и чистой эмульсии требует более полного представления о свойствах этого вещества.
Показатель политропы продуктов взрыва
Описание кода приведено в руководстве [52]. Там же приведено описание уравнений механики сплошной среды и численных методов, используемых при моделировании детонации ВВ. Нужно отметить, что при расчетах детонации используется несколько различных методик, соответствующих физическим процессам газовой динамики, теплопроводности, разложения взрывчатого вещества в продукты взрыва. В используемой версии программного пакета не включена методика, отвечающая процессу теплопроводности. Это приводит к тому, что при расчетах не анализируется распределение температуры вещества или компонентов смеси, а только распределение энергии, скорости, давления и удельных объемов. Ясно, что такой подход вносит ограничения при расчете некоторых процессов, в частности, в которых температура входит как параметр. Ниже температура явно не используется или может быть исключена из уравнений. Таким образом, в коде не используется условие выравнивания температур, а используется условие изэнтропичности, и баланс энергии будет выполнен при любой температуре компонента за счет условия TdS = О. Оставшиеся замыкающие соотношения выбирались в виде условий аддитивности удельных объемов и внутренней энергии смеси ВВ и ПВ, а также, дополнительно, условий равенства массовых скоростей и приращений давлений компонентов смеси в расчетной ячейке.
УРС веществ выбирались из имеющегося в программе списка. В качестве УРС взрывчатого компонента использовалось уравнение типа Ми-Грюнайзена с параметрами эмульсии, для моделирования материала микросфер использовалось наиболее близкое к стеклу УРС алюминия с начальной плотностью стекла. Переменная концентрация микросфер задавала концентрацию инерта и пор; считалось, что поры заполнены вакуумом. При расчете гидродинамического течения ЭмВВ рассматривалось как смесь эмульсии, продуктов взрыва, стекла и вакуума. Микроскопические эффекты, связанные с существенной неоднородностью ВВ, учитывались только в модели кинетики. Модель кинетики подключалась с использованием возможностей кода дополнительной подпрограммой.
В качестве уравнения состояния эмульсии выбрано уравнение типа Ми-Грюнайзена с параметрами из [23] следующего вида (см. раздел 1.4.2 «Ударная адиабата»): IS При этом считалось, что теплоемкость эмульсии постоянна, не зависит от давления и температуры; коэффициент Грюнайзена Г пропорционален удельному объему и не зависит от температуры; изотермический модуль сжатия Кт пропорционален степени сжатия р / р0: Значения параметров уравнения состояния для эмульсии получены оценкой из данных при давлении 1 бар: теплоемкость CF0=2,2- 2,3 Дж/(г-К) [8], модуль сжатия Кго РЗ p0cl рх 4,8 ГПа, термодинамический коэффициент Грюнайзена Г = —-. Используя среднее значение коэффициента объемного термического расширения Р = (2-И2)-1СГ4 1/К, типичное для полимеров, скорость звука с0 =1,85 км/с, а также значение Cp&Cv для конденсированной эмульсии, можно получить оценку Г0 «1. Такому параметру в тепловой части энергии на экспериментальной УА соответствует коэффициент упругости N = 7, полученный в [23]. Выбрав T = 2 = const из соображений, что ударную адиабату можно экстраполировать в область высоких давлений, и с учетом неточности используемой оценки Р, значение N принято равным 5, что приводит к несколько большим значениям расчетной температуры ударного разогрева. Кроме того, при расчете не учитывалось изменение Г при сжатии вещества, т. е. T(V, Т) = const.
В качестве УРС ПВ использовалось приближение политропного газа р = Арк с показателем политропы = 1,9-=-3,3 для ЭмВВ плотностью р0 =0,5-=-1,41 г/см соответственно. Подобные значения к находятся в соответствии с [22], где они получены при анализе полета пластины, метаемой плоским слоем ЭмВВ, с относительным расстоянием отклонения — 1 (8 - толщина слоя ЭмВВ), т. е. при достаточно небольших степенях 8 разгрузки ПВ. Известно также, что значение «3 типично для адиабаты разгрузки ПВ различных ВВ вблизи точки Чепмена-Жуге, т.е. может использоваться при анализе процессов в зоне реакции. В связи с этим принято, что выбранное УРС ПВ достаточно для описания одномерной детонации ЭмВВ, когда отсутствует боковая разгрузка. В [38] предложена модель кинетики, позволяющая оценить время реакции ЭмВВ в зависимости от его начальной плотности (т. е. концентрации микросфер). Модель является полуэмпирической и представляет собой модификацию кинетики вида Х (р — рс)у, предложенной для численного анализа скорости детонации ЭмВВ в [8]. Отличие состоит в том, что данная модель учитывает переменное содержание микросфер в составе ЭмВВ. При ее выводе сделаны следующие основные предположения: выбрана зависимость скорости разложения эмульсии как функции давления - такой тип макрокинетики достаточно широко используется в различных моделях детонации ВВ [51], прежде всего, из-за сложностей в получении и анализе экспериментальных данных по температуре в зоне реакции ВВ. Предполагается также, что сильная степень гетерогенности низкоплотных ЭмВВ приводит к тому, что вторичные ударные волны, возникающие при схлопывании микросфер, оказывают существенное влияние на скорость реакции ВВ. Считается, что скорость гетерогенной 1 реакции падает при распространении по эмульсии как —-—, где х - текущее расстояние от х -1 центра микросферы до фронта реакции по отношению к ее диаметру, а также пропорциональна площади фронта реакции Sa и концентрации микросфер пт. Таким образом, гетерогенная часть скорости реакции зависит от расстояния между центрами микросфер при изменении их концентрации. Здесь подразумевается, что все микросферы
К выводу уравнения макрокинетики можно считать одинаковыми со средним диаметром d = 58 мкм и равномерно распределенными по объему эмульсии в узлах наиболее плотной ГПК упаковки шаров в пространстве. Как следует из распределения микросфер по размерам (рис. 2) и сравнения оценки их предельного содержания в эмульсии при ГЦК упаковке \х = О,46 с экспериментальным предельным значением \х = О,5, такое предположение достаточно оправдано.
Кроме того, в скорости реакции предполагается слагаемое, отвечающее за гомогенное разложение эмульсии под действием давления за фронтом первичной УВ, ведущей детонацию. При оценке зависимости времени реакции от плотности ЭмВВ (р0) используется подход аддитивности скорости реакции, идущей по двум параллельным механизмам - гетерогенному и гомогенному. Это предполагает аддитивность обратноговремени реакции — = —I—, характерного для двух различных механизмов разложения, в tR /j t2 отличие от используемого также при анализе детонации некоторых ВВ подхода аддитивности характерного времени реакции tR =tx+12 при последовательном действии нескольких процессов в зоне реакции.
Уравнение состояния и модель кинетики
Рассматривается задача восстановления изношенной резьбы на осях колесных пар железнодорожных товарных вагонов при помощи взрыва. Ранее подобная задача была решена в Институте сварки им. Е. О. Патона (Киев, Украина) на основе композиции из стандартного аммонита 6ЖВ и гексогена [58]. Плотность композиции «1 г/см, скорость детонации 3,3 -3,5 км/с.
Механическое повреждение резьбового соединения крышки роликового подшипника с осью колесной пары железнодорожных вагонов при движении приводит к необходимости ремонта или замены оси. Существующие методы восстановления резьбы - термическая наплавка слоя стали, сверление и нарезание новой резьбы, или ввертывание двухсторонней резьбовой втулки - либо трудоемки, ненадежны или неэкономичны, либо ухудшают при нагревании свойства осевой стали. Поэтому была предложена оригинальная технология восстановления изношенной резьбы [58]: высверливание старой резьбы, взрывное плакирование отверстия толстостенной стальной трубкой и нарезание новой резьбы.
Ключевым элементом этой технологии является плакирование взрывом изнутри 4-х глухих отверстий диаметром 20,4 мм и глубиной около 70 мм, выполненных в шейке оси типа РУ1Ш из высокоуглеродистой стали. Диаметры плакирующей трубки: внешний - 17 мм, внутренний - 12 мм, ее материал - пластичная сталь 20. Повышенная пластичность материала трубки необходима для предотвращения ее разрушения при внутреннем метании и получения качественного сварного шва. Необходимо реализовать достаточно прочное соединение трубки с телом оси, так как при эксплуатации соединение подвергается многократной циклической нагрузке. Сложность решения задачи при помощи сварки взрывом связана с большой толщиной стенки трубки по отношению к величине зазора и ее малым внутренним диаметром, который ограничивает количество используемого ВВ. То есть, необходимо использовать достаточно мощное, но низкоскоростное ВВ с высокой детонационной и метательной способностью.
Используется параллельная схема сварки взрывом. Эта схема предпочтительнее, чем сварка взрывом под углом, поскольку она более технологична и обеспечивает стационарность процесса по всей длине сварки. Геометрические размеры деталей заданы, поэтому остается варьировать состав и метательные свойства ЭмВВ. Диаметры плакирующей трубки 12/17 мм, диаметр отверстия в оси 20,4 мм, требуемая длина сварного шва - не менее 50 мм. Схема сварки приведена на рис. 22.
Упрощенная схема сварки взрывом для восстановления изношенной резьбы. Важным параметром постановки является относительно малый зазор между трубками 0,37, т. е. сварка взрывом происходит в режиме «недоразгона», что приводит к уменьшению результирующего угла соударения оболочки с внешней трубой. Реализуются довольно жесткие требования к метательным характеристикам ВВ: небольшой внутренний диаметр трубки 12 мм, относительно толстая стенка 2,5 мм, условие «недоразгона» и, как показано ниже, необходима скорость детонации не более 3,5 км/с. Аналогично формуле (1) для плоского случая метания, в [25] приводится выражение для угла поворота /? в случае внутреннего метания цилиндрическим зарядом:
В данной постановке есть три основных параметра ВВ, определяющих процесс сварки: плотность р0, скорость детонации D, показатель политропы продуктов взрыва к. Варьируя состав ЭмВВ, можно изменять все эти параметры и подобрать их так, чтобы обеспечивалась надежная сварка. Принимая к = 3 при высокой плотности ЭмВВ р0=1,33
Таким образом, для решения задачи в рассматриваемой постановке необходимо разработать ВВ со скоростью детонации не более 3,5 км/с, которое обеспечивало бы угол поворота метаемой толстостенной трубки не менее 3, и требуется тщательная подготовка, шлифовка и очистка соударяющихся поверхностей.
В качестве базового эмульсионного ВВ выбран КД - чувствительный состав, содержащий 5 % МС-В. Его плотность 1,12 г/см , скорость детонации в стальной трубке 11,8/16 мм очень высока для сварки взрывом и равна 5,16 км/с.
Для получения ВВ с подходящими параметрами в состав эмульсии вводились мелкодисперсные добавки: дополнительное количество микробаллонов МС-В, алюминиевая пудра ПАП-1, поваренная соль «Экстра», высокопористый перлит и дробленая аммиачная селитра. Каждая из этих добавок понижает скорость детонации базового состава ЭмВВ. Необходимо отметить, что за исключением поваренной соли, эти добавки не являются чисто инертными, т. к. могут участвовать в реакции взрывного горения (алюминий, аммиачная селитра), либо приводить к возникновению дополнительных «горячих точек» (МС-В, перлит). В связи с этим, можно ожидать изменения не только скорости детонации ВВ, но и показателя политропы продуктов взрыва к, например, за счет догорания алюминия или селитры за плоскостью Чепмена-Жуге.
При помощи 4-х контактных датчиков измерялась скорость детонации в стальных трубках диаметром 11,8/16 мм длиной 140 мм. Расстояние между датчиками составляло А = 25 -=- 40 мм и контролировалось с точностью 0,5 мм. Расстояние от инициирующей секции до первого датчика - не менее 4-х калибров для уверенности в стационарности взрывного процесса при его подходе к датчикам.
Результаты экспериментов по измерению скорости детонации и плотности ЭмВВ с различными добавками приведены в таблицах 1-4. Во всех случаях массовая доля добавки приведена по отношению к массе эмульсии, а не всего ВВ. Таблица 1. Параметры ЭмВВ с микросферами МС-В + алюминиевая пудра ПАП- Доля МС-В Доля добавки Ро, г/см D, км/с
Интересен результат для ЭмВВ с добавлением перлита марки 100. Измеренная насыпная плотность перлита равна 0,15 г/см и близка к плотности для микробаллонов МС-В. При этом добавление 5 % МС-В снижает плотность эмульсии с 1,41 до 1,15 г/см и дает скорость детонации 5,16 км/с, а добавление 5 % перлита приводит к совершенно иным характеристикам ЭмВВ. Предполагается, что относительно слабое уменьшение плотности ВВ и значительное уменьшение скорости детонации может быть связано с высокой долей гранул перлита с открытой пористостью: такие частицы заполняются эмульсией и не являются «горячими точками» при прохождении ударной волны. Ввиду этого, критический диаметр такого ЭмВВ может так же повышаться. Состав с 3 % перлита использован ниже.
Восстановление изношенной резьбы методом сварки взрывом
Эмульсионные взрывчатые вещества нашли широкое применение в горнодобывающей промышленности, начиная с 80-х гг. XX в., поскольку обладают такими положительными характеристиками, как: высокая безопасность при работе, устойчивость к удару, нагреву, электрическому разряду, водостойкость и относительно низкая стоимость изготовления, наряду с достаточно высокой мощностью и объемом выделяющихся газов. Примерно в это же время в мире (в Японии, США и Канаде, Англии, Китае) начались исследования детонационных процессов в ЭмВВ. Определены основные экспериментальные зависимости, предложены модели для их описания, экспериментально и численно показано влияние на них сенсибилизатора. Указанные результаты изложены в [1, 3, 4, 6-10] и др. При этом остались невыясненными некоторые вопросы: определение ударно-волновых и температурных характеристик ВВ и эмульсионной матрицы, параметры и структура зоны реакции, процессы, связанные с разлетом продуктов взрыва, не построена до конца теория горячих точек, которая имеет важное значение при детонации подобных неоднородных систем. Вместе с тем, эмульсионные ВВ являются удобной «модельной» системой, в которой можно контролировать степень неоднородности путем введения известного количества искусственных пор заданного размера - например, полых микросфер.
В России проводилось очень мало подобных исследований эмульсионных ВВ [12-16]. В диссертации приводятся результаты работ, выполненных автором как часть исследований в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева с использованием различных методик (контактных, ионизационных, манганиновых датчиков, метода наклонной проволоки).
Измерениями скорости детонации установлено, что практически все зависимости D(d, р0) хорошо описываются формулой Эйринга, за исключением высокоплотного ЭмВВ с р0 = 1,33 г/см при относительно небольших диаметрах заряда. Для этого случая наблюдается излом при d «1,5 dcr, который предположительно связан с низкоскоростной детонацией в режиме неполного разложения эмульсии в продукты взрыва при малой доле микробаллонов. Надежная регистрация этого эффекта требует проведения экспериментов с крупными зарядами (d 50 мм, L 500 мм) или более подробного анализа структуры зоны реакции. Экстраполяцией зависимостей D(d, р0) в область больших диаметров получена «идеальная» скорость детонации ЭмВВ: Д. =4,91-р0 -0,55 .
Определена зависимость критического диаметра dcr(p0), которая является немонотонной. С учетом данных по ширине зоны реакции из [21] наблюдается качественное различие в поведении dcr(p0) и aR(p0). Причина этого различия неочевидна и представляет дополнительный интерес для экспериментального исследования и построения моделей детонации высокопористых ЭмВВ. Косвенно на такой факт было указано в [4] при анализе критической толщины и коэффициента пропорциональности в формуле Эйринга при детонации плоских зарядов.
В связи с указанным, автором определены значения dcr(p0) ЭмВВ в стальной оболочке большой толщины с целью исключить влияние боковой разгрузки на зону реакции, на определяющей роли которой основано соотношение dcr aR, впервые предложенное
Харитоном. Показано, что в жесткой оболочке dcr 12aR 1. Например, для ЭмВВ с р0 = 0,5 г/см в диаметре d = 2 мм реализуется детонация с очень низким давлением ра « 7 кбар.
Результаты могут использоваться в приложениях, например, для «деликатной» сварки взрывом. Для ЭмВВ плотностью 1,33 г/см при небольших диаметрах заряда наблюдается излом зависимости D(d). Можно предполагать, что это связано с упомянутым выше режимом низкоскоростной детонации.
Процесс детонации во многом определяется свойствами продуктов взрыва, поэтому в работе определены значения показателя политропы ПВ в ближней зоне разлета. Для этого использовался метод наклонной проволоки [39], а также численный расчет с использованием метода характеристик для описания профилей метаемой пластины. Показатель политропы изменялся в пределах к = 2 -=- 2,7 при начальной плотности ВВ р0 = 0,5 -=-1 г/см : А: = 1,37 - р0 +1,32. Экстраполяцией этих данных оценены параметры Чепмена-Жуге для чистой эмульсии: ра =13,4 ГПа, иа =1,5 км/с. Показано, что значение показателя зависит от степени одномерности течения и увеличивается с увеличением толщины слоя ВВ. Интерес представляет факт, что до сих пор никому в мире не удалось реализовать детонацию эмульсии без сенсибилизатора, хотя она является единственным взрывчатым компонентом в составе ЭмВВ. В работе американских авторов [6] предпринята попытка инициировать эмульсию накладным зарядом пластического ВВ на основе октогена диаметром 400 мм. В литературе [4, 5] приведены расчетные параметры детонации эмульсии на уровне: Д. =6,4 -7,4 км/с, pCJ = 13,6-И8,4 ГПа, Та = 1600-И 150 К.
В [23] с участием автора проведены эксперименты по установлению ударной адиабаты эмульсии в диапазоне р = 0,5 -37 ГПа, а также предложены значения коэффициентов в уравнении состояния Ми-Грюнайзена. Ударная адиабата описывается в координатах волновой скорости зависимостью: Us =1,76-UP+2,14. Оценены значения параметров в химпике pN = 22 ГПа, UN = 2,4 км/с. Из оценки предельной степени сжатия эмульсии предложены значения коэффициента упругости N = 5 и коэффициента Грюнайзена Г = 3,5 -=-1,5 . Нужно отметить, что в проведенных экспериментах не удалось зарегистрировать заметного разложения эмульсии по профилям входного давления на границе с экраном в течение « 2 мкс или по излому на ударной адиабате, соответствующему переходу на УА частично разложившегося вещества. Это связано, по-видимому, с очень длительным временем реакции эмульсии.
Полученные данные являются основой для построения аналитического и численного описания детонации ЭмВВ. В [38] автором предложена модель кинетики разложения, основанная на зависимости от давления, использованной в [8] для расчета скорости детонации эмульсионного ВВ. Предложено слагаемое, учитывающее переменную концентрацию микросфер. Показано, что такая форма кинетики может хорошо описать зависимость времени реакции от плотности tR(p0) из [21]. Это удается сделать при учете двух процессов разложения эмульсии - в первичной УВ, ведущей детонацию, и вторичных волн сжатия из «горячих точек». Первый процесс более важен при р0 1,2 г/см (\х 3 % ), а второй - при р0 1 г/см ((j, 8%). Получена оценка времени реакции чистой эмульсии tR =6,2 мкс. Уравнение кинетики из [38] модифицировано для анализа процесса во времени, и с помощью кода ЭГИДА-2В (Саров, Россия) проведено численное моделирование одномерной детонации ЭмВВ плотностью р0 =0,5-=-1,41 г/см. Получены зависимости А(Ро) PCJ(PO) (Ро) 5 а также профили давления и степени разложения эмульсии, которые находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными.
Эмульсионные ВВ обладают преимуществом изменения параметров детонации в широких пределах при изменении содержания сенсибилизатора. Приведены два примера применения ЭмВВ для сварки взрывом, требующих для своего решения ВВ с существенно различными параметрами. Это плакирование тонкими фольгами толщиной 0,2 мм и 1 мм и восстановление изношенной резьбы М20х2,5 при помощи вваривания толстостенной стальной трубки. Восстановление резьбы с применением мощных вторичных ВВ предложено в [58]. Приведены составы и характеристики ЭмВВ, использованных для решения указанных задач, параметры волн на границе соединения, результаты испытания резьбового соединения на разрыв в квазистатическом режиме нагружения. Показано, что полученные волновые швы имеют достаточно хорошее качество, а конструкция болт-резьба в области растягивающего усилия до 100 кН деформируется в упругой области.
