ОДС-ТБС-enhanced blast explosives” -сходство и различия.

Пара слов о развитии концепции. 
Расцвет ОДС в классическом 2х-тактном виде прошел в 60-70годы, пионерами в этом деле были янки. Очень быстро выяснилось, что область применения их довольно узка. Так, американцы во Вьетнаме использовали их в основном для расчистки джунглей – например, для посадки вертолетов. Предлагались они также для разминирования и демаскировки позиций противника (срыв листвы, маскировочных сеток и т.п.) Более-менее эффективны ОДС оказалось также против легких строений и конструкций, а/м, против живой силы - в условиях плотной городской застройки, в замкнутом или полузамкнутом пространстве (внутри зданий, в тоннелях, бункерах и т.п.). По живой силе использовались американцами в Ливане в 80х и Афганистане, нашими – в Афганистане и Чечне (обычно в труднодоступной для тяжелой артиллерии местности супротив ДОТов и т.п. укреплений при подходящем рельефе местности –например, в ущельях). В частности, обвинения СССР в применении химического оружия в Афганистане связаны со случаями, когда «духи» травились распыленным несдетонировавшим горючим. 
Для распыления горючего используются как вв, так и специальные форсуночные устройства (с газогенератором или сжатым газом - в основном на тяжелых боеприпасах с массой горючего несколько тонн). Для подрыва чаще всего используется несколько инициаторов, для тяжелых зарядов масса вв достигает ~100кг, вв штатные (типа С-4 и др.). Для некоторых типов горючего возможно инициирование мощным источником излучения (например, лазером); для некоторых смесей возможен процесс "светодетонации", когда реакция распространяется не за счет ударной волны или диффузии(в т.ч. турбулентной), а за счет излучения. 
Типичные горючие, используемые в одс –окись пропилена, изопропилнитрат, бутилнитрит, метилацетиленовая фракция, их смеси с алканами С3-С6, алюминий. 
В 70-80е в СССР наметилось новое направление - более простые, надежные и универсальные однотактные ТБС(«термобарические» заряды), в которых подрыв и инициирование производится одним зарядом. Наиболее распространенные ТБС содержат изопропилнитрат, металлический порошок и др. Инициируются довольно мощным промежуточным зарядом обычного вв.Благодаря простоте устройства ТБС могут быть сравнительно малы, типичный пример –термобарический выстрел к РПО-А «Шмель». Вплоть до настоящего времени в этой области ведутся интенсивные работы. 
В 90-е американцы в связи с тем, что по изопропилнитрат не вписывается в концепцию малоуязвимых боеприпасов (летуч, может протекать и т.п.), в качестве замены ТБС для поражения заглубленных и легкобронированных целей выдвинули концепцию “enhanced blast explosives”- вв с высоким содержанием горючего, которое должно догорать на воздухе, давая в замкнутом объеме высокие значения избыточного давления. 
В линии ОДС-ТБС-“enhanced blast explosives” удельная теплота сгорания падает, но при этом растет плотность и фугасное действие в ближней зоне (в итоге при заданных габаритах эффективность растет). Последний тип (и часть ТБС-составов) может давать еще и неплохое осколочное действие. 
Принципы работы: 
ВСЕ эти боеприпасы имеют в основе одну идею - использование кислорода воздуха в процессе взрыва. Это, как несложно заметить, дает возможность ощутимо "сэкономить" на массе боеприпаса, т.к. калорийность горения горючего в воздухе (20-120МДж/кг) слегка выше теплоты взрыва взрывчатых систем с окислителем (2-25МДж/кг), т.е. в 5-10раз больше. 
Для того, чтобы энергия окисления хотя бы частично перешла в ударную волну, нужно, чтобы оно завершилось за время порядка ~2R/c (R-размер облака, с-скорость звука), в противном случае большая часть энергии останется в виде тепла. 
Для 2х тактных систем, в которых инициируется подготовленная смесь, это - время, за которое должны пройти воспламенение и окисление. Для детонирующей смеси, в которой время распространения по определению сильно меньше вышеуказанной величины, остается резерв времени для дожигания сравнительно крупных частиц горючего. Для случая взрывного горения фугасное действие в значительной степени определяется плотностью источников воспламенения и скоростью перехода ламинарного в турбулентное, что резко ужесточает требования к горючему. Поэтому чаще всего эффективность взрывного горения ниже, хотя при "правильной" работе фугасное действие у них мало отличается. 
Для 1тактных систем возможно 3 варианта. 
1)за указанное время проходит и перемешивание, и окисление;это требует очень высокой начальной скорости разлета горючего. 
2)состав горючего подбирается таким образом, чтобы интенсивное горение начиналось в момент образования воздушной смеси, т.е. фактически имеем случай 2хтактной ОДС, где вместо внешнего инициатора используется пирофорное горючее с задержкой самовоспламенения. (в 60-70х предлагались смеси типа р-ра алкилалюминия в бензине, которые самовоспламенялись после распыления и частичного испарения последнего). 
3)использование геометрии; например, в замкнутом или загроможденном пространстве отраженные ударные волны и взаимодействие газовых потоков с препятствиями интенсифицируют перемешивание горючего с воздухом, и в же время затруднена разгрузка и охлаждение смеси. Это приводит к эффективному и быстрому догоранию горючего и высокому квазистатическому давлению, сравнимому с давлением в облаке ОДС. 
В ТБС в основном работает вариант 2 (хотя в ряде случаев также и 1,3), для боеприпасов с догоранием (“enhanced blast explosives”) - 1 и 3. По эффективности: для 1го варианта в экспериментах в самой удачной постановке получается не более ~30% от теории (тр.эквив не более 1...2). Для варианта 2 ударная волна состоит из двух импульсов - первичного (соответствует ~5-10% всей энергии) и вторичного (основного), по энергии несколько меньше чем у среднего одс - из-за более плохого перемешивания и отличий в составе горючего."В целом" тротиловый эквивалент ТБС ~3-4. 
В третьем варианте в идеальной постановке (бункер определенного размера) квазистатическое давление составляет >90% теоретического; в полузамкнутом объеме - варьируется в широких пределах. Поэтому тротиловый эквивалент колеблется от 1-2(взрыв собственно ВВ) до 4-5(полное догорание продуктов). 
Если сравнить с ОДС, то там в идеально подготовленной смеси калорийность может быть в 11-12 выше теплоты взрыва, с учетом низкой плотности смеси тротиловый эквивалент по ударной волне составит 5...8. Реальные смеси несколько менее калорийны (в ~1.2-1.5раза), и для свободного облака часть смеси переобогащена, а часть слишком разбавлена, что приводит к неполному сгоранию (коэффициент использования горючего не более 0.7-0.8). Итого тротиловый эквивалент реального ОДС ~2.5...5 на открытом пространстве, в закрытом - до 7. 
Для сравнения: для используемых штатных фугасных ВВ эта величина составляет ~2. 
Итого: по сравнению с обычными ВВ для открытого пространства ОДС позволяют увеличить фугасность в 1.2-2.5раза, ТБС - в 1.5-2раза, ВВ "с догоранием" -в 0.5-1раз. В замкнутом объеме - в 3.5раза, ТБС и ВВ "с догоранием" -в 2.5раза. 
При этом плотность составов ОДС обычно меньше 1.1г/см3 (наиболее калорийные 0.5-0.7), ТБС ~1.5, ВВ с догоранием ~2г/см3. Соответственно, наибольшим "объемным" тротиловым эквивалентом в открытом пространстве обладают ТБС(примерно в 1,5 раза выше обычных фугасных вв и обычных одс), в замкнутом - вв с "догоранием"- в 3 раза с обычными вв (ТБС, ОДС - в 2). 
Поскольку для небольших боеприпасов усложнение конструкции и увеличение объема приводит к заметному увеличению массы всего боеприпаса, одс в мелких боеприпасах практически не используется (другая причина - невозможность создать условия для детонации для малых количеств горючего). Из-за простоты эксплуатации и применения ТБС и ВВ с догоранием вытеснили ОДС и из боеприпасов среднего калибра. 
Можно привести примеры, когда отличить один тип от другого. Например, и в ОДС, и в ТБС с одинаковым успехом используются смеси с изопропилнитратом и алюминием. Конструктивно они также отличаются только повышенной массой диспергирующего заряда вв и отсутствием вторичного. 

artem

www.pirotek.info - всё о пиротехнике и взрывчатые вещества, динамит и петарды

Календарь строительных выставок. Календарь выставок: выставки по транспорту и логистике.