Вибухова справа. Частина 1. Основні поняття, характеристики та властивості вибухових речовин.

Для ефективного виконання військово-інженерних завдань із застосуванням вибуху потрібно мати уявлення про типи вибухового перетворення, властивості та характеристики вибухових речовин. 

Робота вибуху відбувається внаслідок швидкого розширення газів (продуктів вибуху), незалежно від того, чи були вони до, чи утворилися під час вибуху. Найважливішою ознакою вибуху є миттєве утворення зони високого тиску, подальше її розширення й залучення довкілля в рух.

Вибухові процеси можуть сильно відрізнятися одна від одної, як за своїми зовнішніми ознаками, так і за суті. Залежно від умов збудження, природи вибухової речовини (ВР) та низки інших причин вибухове перетворення може протікати у формі горіння, вибуху и детонації.

Горіння відрізняється від вибуху порівняно малою (дозвучною) швидкістю поширення фронту реакції (від міліметрів до кількох метрів за секунду). Водночас швидкість горіння залежить від зовнішнього тиску. Зі збільшенням останнього швидкості горіння, зазвичай, збільшується. Тому в замкнутому та напівзамкнутому просторі горіння енергійніше, ніж просто неба. Залежно від зовнішніх впливів горіння може бути стійким і протікати з постійною швидкістю, переходити у вибух або загасати зовсім. Для порохів горіння є основним видом вибухового перетворення. Робота, здійснювана продуктами горіння, виражається в метанні тіл або повідомлення їм швидкості.

Вибух — процес, що поширюється за масою ВР зі швидкістю, вимірюваною сотнями або тисячами метрів за секунду. Причому сам процес нестійкий, а його швидкість змінюється під впливом найрізноманітніших чинників. Тому вибух — процес перехідний: у разі збільшення його швидкості вибух може перейти в детонацію, а у разі зменшення — у горіння. Такий характер вибуху зумовлює і  чудову від горіння форму впливу на середовище. Вибух створює руйнування, подрібнення довкілля щільного середовища або предметів і їхнє переміщення в просторі.

Детонація — це вибух, що поширюється за зарядом ВР із постійною та максимально можливою для цих умов швидкістю. Вона характеризується тими ж ознаками, що й вибух. Відмінністю детонації від вибуху є постійна та максимально можлива для цього типу ВР швидкість. Детонація — найдосконаліша (з погляду енерговиділення) і стаціонарна форма вибуху.

Горіння, вибух і детонація відрізняються за характером свого поширення. Під час горіння передавання енергії від шару до шару речовини відбувається через теплопередавання та масообмін, а під час вибуху та детонації — ударною хвилею.

Вибуховими речовинами (ВР) називаються хімічні речовини або суміші речовин, здатні під впливом певних зовнішніх впливів  до швидкої саморозробної хімічної реакції з виділенням великої кількості тепла та газоподібних продуктів.

Характеристики та властивості вибухових речовин
До основних характеристик ВР належать:

• щільність ВВ — 0, кг/м3;
• питома енергія вибухового перетворення  - Q0, Дж/кг (ккал/кг); 
• швидкість детонації — DД, м/с;
• бризантність, мм;
• фугасність, см3;
• фізична стійкість;
• хімічна стійкість;
• питомий об'єм газових газів, що утворилися під час вибуху — V, м3/кг;
• температура вибуху — T (К, 0C).

Щільність ВР — одна з основних характеристик. Щільність ВР значною  мірою впливає на швидкість детонації, а отже, і на обсяг заряду та його  бризантну дію.

Питома енергія вибухового перетворення — одна з основних характеристик  ВР, розраховується теоретично на основі реакцій вибухового перетворення або  визначається дослідним шляхом за допомогою спеціальної калориметричної  встановлення, всередині якої вибухає (спалюється) певна кількість ВР. По  зміні температури, знаючи масу та теплоємність матеріалу встановлення, а також  масу випробуваного ВР, обчислює Q0.
Питома енергія вибухового перетворення тротилу прийнята за еталон і  використовується у всіх теоретичних розрахунках. Інші ВР приводяться до тротилу по  залежності.

Швидкість детонації — є однією з важливих характеристик ВР. Вона  визначає тиск продуктів вибуху до початку їх розльоту. Що вища швидкість  детонації, то більша потужність вибуху та його місцева дія. Швидкість  детонації  залежить від хімічної природи ВР, наявності в ньому домішок (добавок) і  від діаметра заряду. Швидкість детонації визначається досвідченим способом. Один з  найпростіших методів — метод Дотришу, що ґрунтується на порівнянні відомому  швидкості детонації шнура, що детонує, зі швидкістю детонації випробуваного  заряду.
Якщо зменшувати поперечний переріз заряду, то за певного для кожного ВР  діаметрі подовженого заряду поширення вибуху за зарядом стане  неможливим. Такий діаметр заряду називається критичним. Плоский заряд може  бути підірваний, якщо його товщина більша за критичну.
Для ВР використовуваних в інженерних боєприпасах швидкість детонації є в  межах 6600-8450 мс. Енергетична енергія, що виділяється під час вибухового перетворення  перетворюється на механічну роботу, яку виконують газоподібні продукти  вибуху (ПВ) у процесі свого розширення. Механічна робота вибуху умовно  поділяються на дві форми: бризантну та фугасну.

Бризантна форма роботи вибуху - здатність ВР до місцевого  руйнівної дії, яка є результатом різкого удару продуктів  вибуху з довкілля. Бризантна дія проявляється на близькому  відстані від заряду та в дуже короткому інтервалі часу (10-510-6 с) Для оцінки  бризантності на свинцевий стовпчик діаметром 40 мм і заввишки 60 мм через  сталевий диск встановлюють циліндричний заряд ВР масою 25 грамів (проба  Гесса) Під час вибуху заряду свинцевий стовпчик деформується Різність між  висотою стовпчика до та після вибуху є як запобіжний засіб.

Фугасна дія вибуху характеризується роботою, яку можуть зробити  продукти вибуху під час розширення. Фугасну дію вибуху визначається в першу  чергою потрібної енергії вибухового перетворення.

Фугасну дію вибуху характеризує розширення стандартної олив'яної  бомби та виражається в кубічних сантиметрах Діаметр бомби та висота її  становить 200 мм. У центрі бомби висвердлюється гніздо діаметром 25 мм і  завглибшки 125 мм. У гнізді розміщується заряд ВР масою 10 грамів у паперовій  оболонці разом із детонатором, а вільний простір засипають кварцовим  піском. Під дією вибуху бомба, пластично деформуючись, роздувається  Різність об'ємів до та після вибуху прийнята в якості міри фугасностіі випробуваного ВР. Фугасна дія вибуху залежить від швидкості детонації й об'єму  виділених під час вибуху газів. Чим більше виділяється газів під час вибуху, тим вищим  в загальному разі фугасну дію вибуху.

Температура вибуху характеризує екзотермічність реакції вибухового  перетворення, тиск, під яким перебуватимуть продукти реакції на момент  вибуху, а також роботу, яку можуть зробити продукти вибуху під час їх  охолодження до температури довкілля. Температура вибуху через швидкість  протікання процесу розраховується теоретично. Для більшості ВР вона  є в межах 3500...5000 О С.

Фізичною стійкістю вибухових речовин називають властивість речовини  зберігати свої початкові фізичні характеристики (щільність, склад,  структуру) упродовж заданого терміну.

Хімічна стійкість називається властивість вибухової речовини не  витримати в умовах зберігання, транспортування та бойового застосування  хімічних перетворень, які могли б призвести до зміни хімічних  властивостей ВР і самозаймання.

Однією з найважливіших характеристик, що визначають безпеку поводження з ВР,  є його чутливість до удару. Випробування за оцінкою чутливості ВР  до удару проводяться на спеціальному приладі, в якому вантаж масою 10 кілограмів  скидається з висоти 0,25 метра на заряд ВР масою 01 грама. Чутливість до  удару оцінюється в процентному значенні числа вибухів до загального числа  випробувань. Це якісна оцінка чутливості ВР, що характеризує  безпека поводження з ним. Низка ВР щодо чутливості до удару представлена в  таблицею.

Ряд ВР щодо чутливості до удару