Так как СТРТ являются смесями горючего и окислителя, то по механизму реакции в детонационной волне они сравнимы со смесевыми ВВ (аммониты и динамоны). Детонационная УВ вначале возбуждает химическую реакцию на поверхности раздела окислителя и горючего. Последующими стадиями являются газификация окислителя и горючего, смешение и взаимодействие образующихся при этом продуктов, т. е. детонационная реакция происходит по смесевому механизму.
Большая часть энергии выделяется именно при взаимодействии продуктов газификации исходных компонентов.
Скорость процесса газификации зависит от:
свойств вещества;
линейных размеров частиц окислителя и толщины слоя связующего;
интенсивности подвода тепла из зон взаимодействия продуктов газификации;
давления газообразных продуктов.
Критический диаметр детонации сухого ПХА (влажность 0,05 %) с размером частиц менее 50 мкм при плотности 1,1 г/см3 равен 32 мм. Увеличение размера частиц приводит к увеличению критического диаметра детонации, причем эта зависимость линейная.
Добавление в ПХА даже небольшого количества горючих добавок в порошкообразном виде резко уменьшает время детонационной реакции и, следовательно, критический диаметр детонации. При добавлении в окислитель горючих веществ более некоторого предела (для ПХА − 0,2 %) повышается также и температура в зоне реакции. Следовательно, детонационная реакция в СТРТ представляет собой сложный процесс, отдельные стадии которого взаимосвязаны.
В настоящее время нет единой теории механизма протекания детонационной реакции в смесевых ЭКМ и, в частности, в СТРТ.
Установлена зависимость критического диаметра детонации от линейного размера частиц компонентов, а также установлено повышение детонационной способности при замене в СТРТ обычного (инертного) горючего вещества активным (содержащим окислитель в молекуле).
Влияние соотношения размеров элементарных областей (занятых только окислителем или только горючим) на продолжительность детонационных реакций является сложным вопросом, который нужно рассматривать отдельно для каждой конкретной системы.
Простейшей такой системой является смесь из порошкообразных окислителя и горючего. Количество частиц окислителя и горючего в 1 г смеси равно соответственно:
, , (7)
где ω1 и ω2 − массовая доля окислителя и горючего соответственно;
d1 и d2 − средний размер частиц окислителя и горючего соответственно;
ρ1 и ρ2 − плотность частиц окислителя и горючего соответственно.
Из условия равенства п1 = п2 (чтобы элементарная область соответствовала одной частице) после преобразований получим:
(8)
т. е. соотношение размеров частиц зависит от соотношения массовых долей компонентов. Если горючего в смеси содержит ся меньше, чем окислителя, то и размер его частиц для выполнения условия п1 = п2 (при равенстве плотностей) должен быть меньше. Измельчение окислителя при наличии крупных частиц горючего не повысит детонационную способность.
Особенность же смесей с жидким горючим такова, что повышение степени измельчения окислителя будет всегда увеличивать их детонационную способность. Не меньшее влияние на детонационную способность подобных смесей будет оказывать соотношение компонентов. При малом содержании жидкого горючего в смеси детонационная способность системы будет больше, чем при стехиометрии.
Введение в состав топлив активных компонентов (в частности, кристаллических ВВ) увеличивает их восприимчивость к детонации. В связи с этим возникает вопрос о допустимом уровне содержания таких компонентов в составе топлива. Основными факторами, влияющими на протекание детонационной реакции, являются:
содержание кристаллического ВВ в составе топлива;
гранулометрический состав ВВ;
качество кристаллов ВВ.
Известно, что кристаллические ВВ, разбавленные кристаллическими инертными материалами, например, поваренной солью, сохраняют способность детонировать при содержании всего 5 % ВВ в смеси. В вязком же связующем, характерном для СТРТ, кристаллические ВВ полностью флегматизированы при содержании их до 15...25 %. Таким образом, наличие и количество кристаллического ВВ влияют на протекание детонационной реакции. При введении в состав СТРТ кристаллических ВВ типа гексогена восприимчивость топлива к детонации резко возрастает.
Если введение кристаллических ВВ в баллиститные композиции приводит только к количественному изменению восприимчивости к детонации, то введение кристаллических ВВ в состав смесевых композиций приводит и к качественному изменению. При введении кристаллических ВВ в СТРТ последние приобретают способность детонировать в диаметрах реально используемых зарядов.
Начиная с некоторого предельного значения массовой доли ВВ (30…35%) изменяется механизм реакции, и детонация происходит по механизму, характерному для флегматизированного, индивидуального ВВ. При этом наблюдается большое различие в значениях критических диаметров детонации для топливных композиций на активном и пассивном связующих. Скорость процесса взрывчатого разложения ВВ типа гексогена в несколько раз превышает скорость газификации и последующего взаимодействия продуктов газификации остальных компонентов СТРТ. Следовательно, когда реакция в гексогене успевает уже завершиться, остальные компоненты топлива разбрасываются волной разрежения в окружающую среду, не успевая прореагировать. При изменении удельной поверхности кристаллов изменяется скорость детонационной реакции и критический диаметр.
Дата: 2019-02-19, просмотров: 623.