Определение Бризантности

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БРИЗАНТНОСТИ Наиболее простым методом испытания на бризантность являет­ся метод на обжатие свинцовых столбиков, известный как проба Гесса. Согласно ГОСТ 5984—51 испытание выполняют следующим образом. Навеску испытуемого ВВ массой 50±0,1 г помещают в бумаж­ную гильзу внутренним диаметром 40 мм и закрывают сверху кар­тонным кружком толщиной 1,5—2 мм, наружным диаметром 38— 39 мм и с центральным отверстием диаметром 7,5 мм для помеще­ния и центровки КД или ЭД.
Рис. 1. Определение бризантности по Гессу: 1 — стальная плита; 2 — свинцовый столбик; 3 — стальной диск; 4—заряд ВВ; 5—капсюль-детонатор с отрезком ОШ Заряд в специальной матрице вручную подпрессовывают до плотности, заданной условиями испытания с помощью пуансона, имеющего на конце сосок диаметром 7,5 мм и длиной 25 мм для образования гнезда под КД. В гнездо временно вставляют деревянную пробку и сверху на картонный кружок под­гибают свободные края бумажной гильзы. Гильзу для заряда гото­вят из листа плотной бумаги размером 150Х65 мм. Дно гильзы должно быть ровным. Изготовленный заряд на подрывной площадке устанавливают на свинцовый столбик, который помещают на ровную стальную плиту толщиной не менее 20 мм, уложенную горизонтально на прочном основании (рис. 1, а). Столбик, торцевые поверхности которого об­работаны до чистоты V 4, должен иметь диаметр 40±0,2 мм, высоту 60±0,5 мм. Между зарядом и столбиком помещают стальной диск для обеспечения равномерного обжатия свинца со стороны тор­цевой поверхности при взрыве. Диск должен иметь диаметр 41 ± ±0,2 мм, толщину 10±0,2 мм, твердость по Бринеллю в пределах 150—200 единиц. Заряд плотно прижимают к стальному диску и крепят на плите растяжками из шпагата. После установки, центровки и закрепления заряда вынимают из его гнезда деревянную пробку и вместо нее вставляют ЭД или КД, соединенный с отрезком ОШ длиной 300—350 мм, и производят взрыв. В результате резкого удара продуктов детонации по стальному диску свинцовый столбик приобретает грибообразную форму 150—200 единиц. Заряд плотно прижимают к стальному диску и (рис. 1,б). До и после взрыва высоту свинцового столбика измеряют в четырех взаимно перпендикулярных направлениях с точностью до 0,1 мм. Мерой бризантности является степень обжатия столбика (мм), т. е. разность между средними его высотами до и после взрыва. Производят два параллельных испытания, результаты которых не должны различаться больше, чем 1 мм. При большем расхождении число параллельных испытаний удваивают. Свинцовые столбики отливают при температуре 400°С из рафи­нированного свинца (ГОСТ 3778—74) в металлических формах со шлифованными внутренними поверхностями, торцевые поверхности обтачивают на токарном станке. Свинцовые столбики изготовляют партиями из одной плавки свинца. От каждой партии отбирают два процента столбиков, но не менее 4 шт., и испытывают на бризантность вышеизложенным способом зарядов эталонного образца крис­таллического тротила при плотности 1 г/см3. В качестве эталона применяют тротил с температурой плавления не ниже 80,2°С, пере­кристаллизованный из спирта и имеющий кристаллы, проходящие через сито с отверстиями 0,16 мм и остающиеся на сите с отверсти­ями 0,08 мм (ГОСТ 4403—67). Партию столбиков считают годной, если при взрываний заряда эталонного тротила обжатие составит 16,5±0,5 мм. Помимо соблюдения качества свинца на результаты испытания влияет зазор между дном бумажной гильзы заряда и стальным диском. Величина обжатия находится в прямой зависимости от плотнос­ти и скорости детонации ВВ, которая в свою очередь зависит от степени измельчения- и качества смешения его компонентов. Наруше­ние рецептурного состава или технологического режима изготовле­ния ВВ, увлажнение и слеживание его при хранении неизбежно приводят к изменению бризантности. Описанный метод является основным для контроля качества из­готовления порошкообразных аммонитов и для контроля большинст­ва патронированных ВВ. В измененном виде его применяют для испытания гранулированных и водонаполненных ВВ, имеющих крити­ческий диаметр больше 40 мм и нечувствительных к КД № 8. В та­ких случаях навеску ВВ массой 50 или 100 г помещают при собст­венной его плотности в стальное кольцо с внутренним диаметром 40 мм и толщиной стенок 2,5—3,0 мм, имеющее соответствующую длину, и инициируют с помощью прессованной тротиловой или тетриловой шашки массой 5—10 р. Массу заряда до 100 г рекомендуется увеличивать при испытании гранулированных ВВ с большим участ­ком разгона скорости детонации. Чтобы полностью исключить влия­ние на результаты бризантиости промежуточного детонатора и участка разгона детонации, рекомендуется брать заряды длиной, равной четырем диаметрам. При испытании в стальном кольце боковой разлет продуктов де­тонации затруднен, вследствие чего увеличивается время воздейст­вия ударной волны на свинцовый столбик, что приводит к повыше­нию его деформации в 2,0—2,5 раза по сравнению со стандартной пробой Гесса. Так, если аммонит № 6ЖВ при плотности 1 г/см3 дает по стандартной пробе обжатие 14—16 мм, а граммонит 79/21-Б обжатие 8—10 мм, то в стальном кольце соответственно 30—34 и 22—26 мм. Если при испытании на бризантность свинцовый столбик разру­шается полностью и таким образом не удается установить степень его обжатия, то между зарядом и столбиком помещают вместо одно­го два стальных диска. Деформация свинца ударной волной через два столбика сильно снижается, и сравнивать испытуемое ВВ с другим можно только в таких одинаковых условиях испы­тания. Бризантное действие ВВ можно оценивать и другими методами, например, испытанием на дробление оболочки заряда из толстостепнной стальной трубы или горной породы: чем бризантнее ВВ, тем мельче в результате взрыва заряда осколки его оболочки, изготов­ленной из однородного материала. По методу оценки дробящей способности ВВ взрыванием небольших его зарядов в породных .блоках: в канал диаметром 15 мм и глубиной 105 мм кубического блока, отлитого из базальта ребрами размером 150 мм, помещают навеску испытуемого ВВ мас­сой 20 г и подрывают с песчаной забойкой. Осколки раздробленно­го блока просеивают через решетку с отверстиями размером 7 мм и определяют процент мелких фракций, прошедших через эту решет­ку, который и служит критерием оценки дробящей способности. Установлена корреляционная связь между дробящей способностью заряда ВВ, его теплотой взрыва и работоспособностью, определяемой в бомбе Трауцля. Недостатки описанного метода: малые размеры заряда, при которых не все ВВ способны детонировать с полным выделением энергии, и большая зависимость степени дробления от прочностных характеристик породных блоков, которую трудно соб­люсти при испытаниях. Хорошие результаты оценки бризантного действия можно полу­чить измерением импульса ударной волны на специальном баллисти­ческом маятнике (рис. 5). В этом случае диаметр и массу заряда можно увеличить в несколько раз, чтобы обеспечить необходимые условия полной детонации с максимальной скоростью зарядов лю­бых ВВ, в том числе и малочувствительных. Необходимым условием проведения испытания должно быть плотное прижатие торца ци­линдрического заряда к носку маятника со стальным диском, пре­дохраняющим носок от нежелательной деформации. Чтобы боковой разлет продуктов детонации не сказывался на отклонении маятника, между зарядом и телом маятника предусмотрен броневой щит.
Импульс ударной волны, служащий мерой бризантного действия, где М — масса подвешенного тела маятника, кг; g — ускорение си­лы тяжести, м/с2; /—длина подвески, м; ф—угол отклонения маят­ника под действием взрыва, градус.
Вместо угла отклонения обычно измеряют горизонтальное пере­мещение тела маятника L (м) и подсчитывают импульс где Т — период свободного колебания маятника, с. Импульс взрыва ВВ возрастает с увеличением диаметра и плот­ности заряда и помещением его в прочную оболочку. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ Для оценки работоспособности ВВ применяют следующие экспе­риментальные методы: взрывание заряда в свинцовой бомбе (проба Трауцля), взрывание на баллистическом маятнике или в баллисти­ческой мортире, взрывание в полевых условиях шпуровых или скважинных зарядов в однородном грунте или породе, подводное взры­вание и, наконец, взрывание подвешенных в воздухе зарядов с из­мерением параметров воздушной ударной волны. Во всех этих методах, за исключением последнего, определяется работа, совершае­мая расширяющимися газообразными продуктами при подрыве за­ряда определенной массы и размеров. Наиболее простым и распро­страненным испытанием является испытание в свинцовой бомбе. Этот метод признан международным и используется во всех странах. В СССР он стандартизирован. Метод свинцовой бомбы. Небольшой заряд ВВ взрывают в ка­нале свинцового цилиндрического блока с песчаной забойкой и по величине расширения канала, выраженного в объемных единицах, судят о работоспособности ВВ. Поскольку величина расширения объема свинцовой бомбы не находится в линейной зависимости с истинной работоспособностью, то получаемые по этому методу ре­зультаты характеризуют собой лишь относительную работоспособ­ность. Их обычно сопоставляют с работоспособностью кристалли­ческого тротила, принятого за эталон. Согласно ГОСТ 4546—48, испытание на работоспособность вы­полняют следующим образом. Навеску ВВ массой 10±0,01 г по­мещают в гильзу диаметром 24 мм, изготовленную из подпергаментной бумаги, которую для этого разрезают по шаблону на кус­ки, соответствующие по форме прямоугольной трапеции с разме­рами 150Х120Х70 мм. Дно гильзы образуют загибом с четырех сторон углов бумаги длиной, равной 15—20 мм цилиндрической части гильзы. Поверх ВВ в гильзу вставляют картонный пыж тол­щиной 1,0—1,5 мм, имеющий наружный диаметр 24,5±0,1 мм, и с помощью пуансона диаметром 24±0,2 мм, имеющего на конце со­сок диаметром 7 мм и длиной 12 мм для образования в заряде гнезда под КД, подпрессовывают вручную навеску до заданной плот­ности. Для порошкообразных ВВ с насыпной плотностью меньше единицы за стандартную принята плотность 1 г/см3. ВВ с собст­венной плотностью больше единицы испытывают при этой их плотности. Гранулированные ВВ, не поддающиеся уплотнению до 1 г/см3, - испытывают при насыпной плотности. В гнездо полученного патрончика вставляют через отверстие картонного пыжа ЭД или КД № 8, соединенный с отрезком ДШ длиной 300—350 мм. Подготовленный заряд опускают на дно канала свинцовой бомбы (рис. 6, а), объем которого предварительно замеряют с по­мощью воды, засыпают до. устья сухим песком, отсеянным на си­тах № 07 и 042 по ГОСТ 3584—73, и производят взрыв. Применя­емые бомбы должны иметь наружный диаметр и высоту по 200 мм, „диаметр канала 25 мм и его глубину 125 мм. При взрыве канал бомбы принимает грушевидную форму (рис. 6,6). Образовавшуюся полость очищают от остатков песка и после охлаждения бомбы до окружающей температуры измеряют ее объем, заполняя водой из мерного сосуда. Разность объемов до взрыва и после него (за вычетом 30 см3 расширения, производимо­го капсюлем-детонатором) составляет численное значение относи­тельной работоспособности испытанного ВВ. Рис. 6. Определение рабо­тоспособности Производят два па­раллельных испытания, расхождение между которыми не должно превышать 10 см3. Результат вычисляют как среднее арифмети­ческое этих испытаний. Для соблюдения стандартных условий испытания должны про­ходить при температуре бомбы 15° С. Если испытания проведены при другой температуре, то в измеренный объем вводят поправки:
Температура,0С
-30 -25
-20
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
Поправка, % .
18
16
14
10
7
5
3,5
2
0
-2
-4
-6 Кроме того, вся партия бомб, предназначенных для испытаний сравниваемых между собой ВВ, должна быть отлита из одной пар-. тин свинца по ГОСТ 3778—74 в одних и тех же условиях. Бомбы отливают при температуре 390—400° С и допускают к испытанию не раньше, чем через 48 ч после отливки. Качество партий свинцовых бомб контролируют испытанием в одной или двух из них на кристаллическом тротиле, получаемом перекристал­лизацией из спирта чешуйчатого тротила. Полученный таким обра­зом эталонный тротил должен иметь температуру затвердевания не ниже 80,2° С. Навеска тротила массой 10 г должна дать рас­ширение бомбы 285±7 см3. Бомбу допускают к переплавке не бо­лее 10 раз с добавлением к каждой плавке не менее 50% свежего свинца. Всякие отклонения от изложенных условий испытаний могут существенно исказить полученные результаты. На расширение большое влияние оказывают твердость свинца, величина навески ВВ и плотность заряда. Заряды одной и той же массы, но боль­шей высоты дают большее расширение бомбы. При испытании на работоспособность гранулированных, водонаполненных и других ВВ, не чувствительных к импульсу КД № 8, для обеспечения полной детонации к навеске 10 г добавляют пя­тиграммовую шашку из прессованного тетрила или тэна. По полу­чении результатов расширения бомбы корректируют на величину, которую дает эта шашка. Для соблюдения стандартных условий гранулированные ВВ испытывают иногда с предварительным из­мельчением их гранул до полного прохождения через сито с от­верстиями 0,5 мм. После этого они возбуждаются от КД № 8.ВВ, испытанные на работоспособность в модифицированных условиях, по этому показателю можно сравнить только между собой.
Рис. 7. Баллистический маятник для определения рабо­тоспособности: 1 — тело маятника; У—подвесы; 3—мортира; 4— заряд ВВ; 5— линейный измеритель отклонения маятника Поскольку результаты испытания на работоспособность предоп­ределяются, в основном, рецептурным составом ВВ и мало зави­сят от возможных отклонений технологии его изготовления в пре­делах заводского регламента, то этому испытанию подвергают не каждую партию продукции, выпускаемой заводом. При непре­рывном выпуске испытание на работоспособность проводят один раз в квартал.
Метод баллистического маятника. При взрыве заряда в канале мортиры, соприкасающейся с телом маятника (рис. 7), представ­ляющим собой массивный подвешенный груз, продукты взрыва со­общают ему некоторое количество движения, отклоняя на некото­рый угол. О работе взрыва судят по углу отклонения маятника: А== Ml(l —cos ф), где М—масса тела маятника,кг; I—длина подвеса, м; ф—угол отклонения, градус. При сравнении по работоспособности различных ВВ испытания на маятнике можно производить по двум вариантам. По первому из них в мортире взрывают заряды одинаковой массы испытуемых ВВ, а по второму подбирают такую их массу, которая дает оди­наковое отклонение, как и эталонное ВВ определенной массы. В качестве такого ВВ обычно принимают измельченный тротил с массой заряда 200 г при насыпной плотности. Отношение этой массы заряда тротила к полученной массе заряда испытуемогоВВ, являющееся тротиловым эквивалентом, и служит харак­теристикой работоспособности. Данный метод испытания позволяет испытывать заряды боль­шой массы (200—500 г), что важно для оценки ВВ, неполностью детонирующих от КД в условиях свинцовой бомбы Трауцля, МакНИИ располагает уникальным маятником с массой подве­шенного груза 10 т, в канале мортиры которого диаметром 50 мм можно взрывать заряд ВВ массой 200—300 г. На нем можно ис­пытывать все ВВ, которые неполностью детонируют в условиях других методов испытания. Определяют также работоспособность на двухмаятниковой установке МакНИИ, представляющей собой спаренные баллистические маятники с массой качающихся грузов по 178 кг, которые одновременно служат и мортирами для размеще­ния в одной из них заряда. Мортиры своими соосными каналами плотно соприкасаются между собой перед взрывом. В один из ка­налов помещают заряд испытуемого ВВ массой 10 г, а второй, пустой, служит для приема газов в первый момент после взрыва. Достоинством предложенного метода является удобство и бы­строта проведения испытаний, отпадает надобность в расходова­нии дефицитного рафинированного свинца. Недостаток двухмаят­никового метода — невозможность, взрывания больших зарядов.