Геологическая энциклопедия - детонация

взрывчатых веществ (франц. detoner взрываться, от лат. detono гремлю * a. detonatiоn of explosives; н. Detonation von Sprengstoffen; ф. detonation des explosifs; и. detonacion de explosivos) процесс хим. превращения ВВ, сопровождающийся освобождением энергии и распространяющийся по веществу в виде волны со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. Хим. реакция вводится интенсивной ударной волной, образующей передний фронт волны Д. Резкое повышение давления и темп-ры за фронтом ударной волны приводит к очень быстрому хим. превращению вещества в тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны (рис.).

Схема детонационной волны: 1 фронт ударной волны; 2 зона химической реакции. Стрелкой показано направление распространения волны.

Энергия, освобождающаяся в зоне хим. реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Возбуждение Д. является обычным способом осуществления Взрыва. Волна Д. возбуждается интенсивным механич. или тепловым воздействием (удар, искровой разряд, взрыв металлич. проволочки под действием электрич. тока и т.п.). Сила воздействия, необходимого для возбуждения Д., зависит от хим. природы ВВ. К механич. и тепловому воздействию особенно чувствительны Инициирующие взрывчатые вещества, к-рые входят в состав капсюлей-детонаторов, используемых для возбуждения Д. вторичных (менее чувствительных) ВВ.

В однородном ВВ волна Д. обычно распространяется с постоянной скоростью, к-рая среди возможных для данного ВВ скоростей детонационной волны является минимальной. В этом случае зона хим. реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука. Благодаря этому волна разрежения, возникающая при расширении газообразных продуктов, не может проникнуть в зону реакции и ослабить ударную волну. Д., отвечающая этим условиям, наз. процессом Чепмена Жуге, а соответствующая этому процессу минимальная для данного ВВ скорость Д. принимается в качестве его характеристики. Давление, к-рое создаётся при распространении детонационной волны в газовых взрывчатых смесях, составляет сотни кПа, а в жидких и твёрдых ВВ измеряется тысячами МПа.

При определённых условиях скорость Д. может превышать миним. скорость распространения. В отличие от процесса Чепмена Жуге в такой волне зона хим. реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью. Поэтому для реализации процесса с повышенной скоростью необходимо внеш. воздействие, поддерживающее давление в ударной волне на более высоком уровне. Детонационная волна с повышенной скоростью распространения возникает также в неоднородном ВВ при движении волны в направлении убывания плотности или в сферич. волне, сходящейся к центру.

Устойчивый процесс Д. не всегда возможен. Напр., волна Д. не может распространяться в цилиндрич. заряде ВВ слишком малого диаметра. Волна разрежения, возникающая при разлёте продуктов Д. в боковых направлениях, искривляет передний фронт волны и ослабляет его амплитуду. Этот процесс приводит к снижению скорости хим. реакции или практически полному её прекращению. Миним. диаметр заряда ВВ, в к-ром возможен незатухающий процесс Д., пропорционален ширине зоны хим. реакции.

Кроме детонации в ВВ, возможен др. тип волны хим. превращения Горение взрывчатых веществ. При нек-рых условиях горение может перейти в Д. Во мн. практич. случаях (напр., при горении топливной смеси в двигателях внутр. сгорания) возникновение Д. недопустимо. В связи с этим подбираются такие условия горения и хим. состав используемых веществ, чтобы возникновение Д. было исключено.

Управление процессом Д. достигается подбором ВВ разл. хим. состава и плотности.

Литература: Курант Р., Фридрихс К., Сверхзвуковое течение и ударные волны, пер. с англ., М., 1950; Зельдович Я. Б., Компанеец А. С, Теория детонации, М., 1955; Щелкин К. И., Трошин Я. К., Газодинамика горения, M., 1963.

К. Б. Губкин.