ТОПЛИВНО-ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ - ПРИМЕНЕНИЕ.
( Взрывное и детонационное горение)
Неоднократно поднимается вопрос о моделировании как ОДБ, так и зарядов взрывного горения, хотелось бы расставить в этом вопросе все по местам. Почему-то, считается, что этот вопрос легко решить - достаточно только подобрать подходящее ВВ или корпус. На деле вопрос много сложнее, но одновременно и проще. Часто, взрывным горением называют огневой фугас, хотя он (лишь) частично относится к взрывному горению только применяемым горючим, а принцип совершенно другой. Попробую разобрать это вопрос с самого начала. Прежде чем решать вопрос о конструкции заряда, надо отделить мух от котлет. Вернее поставить вопрос, а что же мы хотим получить – детонационное горение или взрывное горение. Прежде всего- независимо от способа получения горючей смеси, состава горючей смеси, способа распыления горючего, у этих зарядов есть одно общее. Это общее, определяется термином ТОС. Любую газообразную смесь горючего с окислителем - правильнее будет назвать ТОС, то есть топливно-окислительной смесью. В этом общем случае, как основу имеем стехиометрическую смесь паров горючего или (газа) с воздухом (аэрозоль), независимо от способа его получения, и как уже сказано состава. Существенное различие заключается в характере горения аэрозоля (ТОС). А - Детонационное горение осуществляется организованным инициированием облака аэрозоля, с расположением инициатора-шашки ВВ массой от 50-100г, в центральной части облака. Для лучшего эффекта, облако формируется не на поверхности земли, а на определенной, оптимальной высоте, что предполагает отработанную конструкцию распыления инициирования облака, с определенным оптимальным временным интервалом. Применяемые горючие обладают необходимыми для максимального эффекта свойствами: 1- широким концентрационным диапазоном воспламенения. 2- высокой скоростью горения в аэрозоле.3- высоким удельным тепловым эффектом. 4- высокой скоростью испарения, что повышает коэффициент использования горючего избегая потерь на невыгодные концентрации ( высокие при медленном испарении). Сами горючие в некотором смысле, даже без окислителя являются уже взрывчатыми веществами, способными к детонации, как например окись этилена. В облаке, при детонации достигается давление до 75-150 кгсм2, и на границе облака3-10 кгсм2. По эффективности поражающего действия 1 кг горючего эквивалентен 3-7 кг тротила. Разрабатываемые в последние годы боеприпасы объемного взрыва имеют еще более высокие характеристики.
В - Взрывное горение. Взрывное горение может быть организованным и неорганизованным. Неорганизованное взрывное горение происходит при промышленных авариях, и выбросах горючего, взрывах пыли, на мельницах, в шахтах, взрывах природного бытового характера. Основной признак-облако аэрозоля не имеет однородного характера. Концентрация горючего в каком-то месте облака выше, в каком-то ниже. Горение (воспламенение) происходит в произвольном месте, часто на границе облака, и имеет направленный вид. Достигаемые давления незначительны (при взрыве на открытом воздухе), больше преобладает зажигательный эффект. Последствия таких взрывов обычно разрушительны вследствие больших масс и объемов продуктов. Но при неорганизованном взрыве, происходящем в закрытом помещении, даже при малых количествах аэрозоля, последствия взрывов катастрофические. Давления продуктов взрыва в несколько кгсм2 не способны выдержать большинство зданий, а в закрытом объеме скорость горения аэрозоля растет, и настолько, что при определенных условиях возможен переход в детонационное горение.
Организованное взрывное горение, имеет центральное инициирование воспламенения, (и даже инициирование в нескольких точках). Инициирование воспламенения производится шашкой (ками) твердой топливно-окислительной смесью обладающей повышенным зажигающим эффектом (образование массы жгучих искр-частиц). Распыление горючего, и образование аэрозоля обеспечивают равномерность смешения, и получение оптимального облака. Хотя при взрыве не достигается детонация, но более высокие давления и повышенное поражающее действие, выгодно отличают такое взрывное горение от неорганизованного горения. Но, конечно, зажигательные свойства ниже, чем для случая неорганизованного горения. Это обусловлено повышенной дисперсностью распыленных частиц, и меньшей долей каплеобразных фрагментов обеспечивающих зажигательное действие.
С - Примитивной пародией на взрывное горение является комбинация из ВВ и канистры бензина или солярки. Горючее дробится на крупные фрагменты, и капли. Воспламенение происходит в момент взрыва, огненный шар горящей жидкости усиливает поражающее действие заряда. ВВ. В отличие от взрыва газовой ТОС, такой взрыв, не рассчитан на получение ударной волны от горения горючего, а используется только зажигательное свойство горючего. Доля горючего все же образующего аэрозоль, настолько минимальна, что не должна приниматься в расчет. В Великую Отечественную Войну подобные огненные фугасы из десятков бутылок с зажигательной смесью и зарядов ВВ, использовали советские саперы для создания засад-заграждений.
Итак - есть два вида чисто взрывного горения газовых ТОС. Вариант С, более не рассматриваем, как не соответствующий условиям взрывного горения.
Необходимые условия для детонационного взрывного горения.
Заряд для распыления горючего--требования
1- Должен обеспечивать максимальную дисперсию, для последующего испарения капель и образования однородного аэрозоля
2- продукты взрыва не должны воспламенять аэрозоль в момент распыления.
Эти требования выполнимы в случае: 1-когда заряд ВВ размещен в центре резервуара горючего. 2- продукты взрыва ВВ распылителя должны иметь максимально восстановительные свойства (ВВ - должно иметь максимальный отрицательный кислородный баланс). 3- применяемое для распыления ВВ должно иметь повышенную бризантность (дробящие свойства), при пониженной фугасности - (чем меньший объем продуктов взрыва, тем лучше). 4- в состав ВВ распылителя могут быть включены пламегасящие добавки. Единственное условие к их применению - не флегматизировать образующийся газовый аэрозоль. Как пример - можно ввести в заряд, оловянную дробь, либо объемную сетку, либо заряд обернуть оловянной фольгой. Величина заряда распылителя -10-15 % от массы горючего.
Корпус должен иметь надрезы для организованного дробления и облегчения вскрытия (что позволит уменьшить распылительный заряд).
PS—естественно, как самопальные, так и промышленные аммоналы и динамоны для заряда распылителя не годятся, так дают массу догорающих частиц, имеющих повышенную воспламеняющую способность
.
Заряд для инициирования аэрозоля-требования
1-величина заряда 50-100, можно и 200 г тротилового эквивалента.
2- ВВ- типа гексогена, октогена, то есть имеющее максимальную скорость детонации, что повышает параметры инициируемой им в аэрозоле детонации. Допустимо применение гексогеновых шашек с включением алюминиевой пудры, что облегчит детонацию аэрозоля.
Необходимые условия для взрывного горения.
Если распыление, производить как в случае детонационного горения, используя два типа зарядов - распылитель и воспламенитель, то заряд распылитель как в рассмотренном ранее случае, а заряд воспламенитель-это заряд не ВВ, шашка твердого ТОС, обладающего достаточной мощностью для воспламенения. Еще более надежным будет применение небольшого заряда ВВ обладающего зажигательной способностью или заряда ВВ в состав, которого входят высокотемпературные звездки. При взрыве такого заряда горящие звездки разлетаясь по всему объему облака, обеспечат объемное воспламенение в десятках центров воспламенения, что даст максимальный эффект взрывного горения.
Так, что, определившись, с тем, что же мы хотим иметь - детонационное горение ТОС, или взрывное горение ТОС, можно перейти к вопросу конструкции (схемы) заряда.
Для детонационного горения существует отработанная схема ОДБ. Можно принять ее с учетом вышесказанного. Обязательно, раскрытие корпуса и распыление на определенной высоте над поверхностью земли 1,5-2,5м. время замедления срабатывания инициирующего детонацию заряда колеблется в широких пределах - от 0,1до 1,5-3,5 сек. Это время определяется скоростью испарения капель горючего и создания качественного аэрозоля. Для каждого типа горючего, массы заряда, и других параметров это время будет различным. То есть отработка такого типа заряда требует серьезных исследований и материальных затрат и высокой воспроизводимости каждого последующего опыта до определения оптимальных величин. То есть, классическим путем создать ОДБ возможно, но очень сложно. Более простым является заряд взрывного горения. Но, и он в классическом исполнении сложен и трудно воспроизводим. Так, что же, идти по примитивному третьему пути-созданию огненного фугаса?
Если оторваться от классики, то можно предложить четвертый путь, четвертый тип, одинаково легко реализующий как детонационное, так и взрывное горение. Для этого надо отказаться от разрушаемого корпуса. Есть 2 варианта четвертого типа. Они отличаются лишь по способу создания аэрозоля. Суть в следующем: горючее находится в прочном баллоне. На крышке баллона укреплен форсуночная головка. От головки в баллон до дна, опущена питающая трубка для подачи горючего под давлением. Для соответствия условиям ОДБ эту головку можно поднять над баллоном на 1,2-2,5 м, что несложно сделать, укрепив ее на трубе достаточной длины (высоты). Форсуночная головка, имеет центральное отверстие перпендикулярное поверхности земли, и от 12 радиально расположенных отверстий. Если эти отверстия расположены не параллельно поверхности земли, а под углом 30 градусов, то можно укреплять головку непосредственно на крышке баллона, не поднимая ее на трубке над баллоном. Это общая часть. Различие состоит в способе создания давления в баллоне. Давление в баллоне, выдавливающее горючее в форсунку создается либо:-1.под крышкой баллона укрепляется пороховой заряд в корпусе (газогенератор). Газы давят на поверхность горючего и выдавливают его из трубки в форсунку. Из форсунки горючее распыляется по радиусу и вертикально вверх, по истечении периода времени необходимого для смешивания паров горючего с воздухом производится ИНИЦИИРОВАНИЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ИЛИ ДЕТОНАЦИИ способами рассмотренными ранее. При необходимости инициирующий заряд можно поднять над баллоном на оптимальную высоту, обеспечивающую оптимум срабатывания. В такой конструкции повторяемость результатов буде разниться не более чем на 5-10 %, что позволит легко определить оптимальное время задержки воспламенения. И главное – баллон многоразовый, Даже детонационное горение облака не повредит его корпус. Обслуживание просто и дешево,
Так как, кроме перезарядки газогенератора и инициатора воспламенения нет забот. Второй вариант - вместо порохового генератора газа - термитная шашка на дне баллона. Масса ее должна обеспечить нагрев горючего до кипения. На деле - величина заряда термита будет небольшая, так как пары горючего будут выдавливать горючее из баллона аналогично пороховым газам, и нет необходимости кипятить весь объем баллона.
Использовать поршень для выдавливания горючего нерационально, так как излишне усложнит конструкцию без всякой пользы. Используя подобную конструкцию (естественно эта конструкция не догма), достаточно просто моделировать условия взрывного и детонационного горения, менять типы горючего и воспламенители. Подобную схему имели ФОГ - фугасные огнеметы СССР, только там пороховые газы выдавливали вязкую огнесмесь на максимально возможное расстояние, в нашем же случае требуется форсуночная головка для максимальной дисперсии горючего. Размеры отверстий, массу газогенератора, и необходимые давления каждый может вычислить сам, используя формулы гидравлики. В любом случае, создаваемое в баллоне давление не должно превышать 10-15 кгсм2 – в целях безопасности. Предупреждая возможные замечания, отмечу, что применение раскаленных газов неотделенного от горючего газогенератора в баллоне, совершенно безопасно при условии полного заполнения баллона горючим, без воздушных пробок.
5,12,2006.dfdf
www.pirotek.info - пиротехника и взрывчатка, самодельные бомбы и СВУ
Цифровой осциллограф B-411 - осциллограф. Предлагаем осциллографы. . Толкование снов, сонник: дельфин, всё о сновидениях.