01. VÝBUŠNINY A VÝBUCHOVÉ DĚJE |
Společným znakem všech výbušných dějů je velmi rychlé uvolnění energie. Podle způsobu vzniku energie rozlišujeme :
Mechanický výbuch- je důsledkem uvolnění přetlaku, nebo podtlaku. Elektrický výbuch- rychlá přeměna el. energie na mechanickou a tepelnou. Jaderný výbuch- je příčinou neřízené nukleární reakce. Chemický výbuch- náhlé uvolnění energie za současného vzniku velkého množství plynů a tepla. |
Je nutné zdůraznit, že charakteristické účinky výbuchu jsou dány především extrémně velkou rychlostí se kterou se uvolňuje energie a nikoliv jeho množstvím (to je podřadné). U výbušnin není množství energie nijak veliké, spíše naopak- je relativně malé. Všechna energie se však uvolní během tisícin sekundy.
Pro srovnání uvedeme : 1 kg benzínu uvolní 10x větší množství energie než stejné množství TNT. Protože však rozklad nastane při velké rychlosti detonace, je celkový výkon na jednotku času větší než výkon všech elektráren, které jsou v provozu v celé ČR (do doby než bude spuštěn temelín :-). |
02. DETONACE |
Z předchozího plyne, že není tak důležitá energie uvolněná explozí, ale spíše rychlost rozkladu výbušniny. Tato rychlost se označuje jako detonační a platí, že čím má trhavina vyšší detonační rychlost, tím je účinnější. Vedle detonace se také vyskytuje tzv. explosivní hoření, které může přecházet v detonaci. Příkladem je černý prach. Na volném prostoru rychle shoří, ale uzavřený v pevném obalu rychle vzrůstá tlak plynů a hoření nakonec přejde ve výbuch. V praxi se detonací označuje výbuch, který se šíří rychlostí minimálně 1km/s. |
Při detonaci vzniká detonační vlna, která se vyznačuje vysokým tlakovým skokem a šíří se výbušninou rychlostí několika kilometrů za sekundu. |
03. ROZDĚLENÍ VÝBUŠNIN |
V zásadě se rozdělují podle povahy výbuchové přeměny na střeliviny, třaskaviny a trhaviny:
Střeliviny- Používají se k udělení pohybu střelám-pro plnění lovecké, sportovní i vojenské munice. Např. černý prach, nitrocelulózový a nitroglycerinové prachy apod.
Třaskaviny- Používají se výhradně na plnění rozbušek a kapslí. Jsou to látky vysoce citlivé na většinu impulsů. Zásahem plamene přechází hoření ihned, nebo po chvíli v detonaci a k výbuchu strhují ostatní méně citlivé výbušniny. Nejčastěji jde o třaskavou rtuť, azid olovnatý, azid stříbrný, dinol … Trhaviny- Jsou velmi málo citlivé na mechanické podněty a detonovat mohou pouze pomocí rozbušky, nebo detonací jiné trhaviny. Z tohoto hlediska jsou značně bezpečné. Vybuchují detonací s velkým destrukčním účinkem. Např. TNT, Hexogen, Pentrit, Dynamit… |
04. PARAMETRY PRO HODNOCENÍ VÝKONU
|
A, Výbuchová Energie (teplo) |
Zkráceně se označuje: E nebo Q. Rozhodující vlastnost pro srovnávání účinku trhavin v uzavřeném prostoru. Pro použití trhavin jako příložných náloží má druhořadý význam, zde je pak rozhodující detonační rychlost.
Nejjednodušší odhadnutí pracovní výkonnosti výbušin je založeno na porovnání hodnot výbuchového tepla. Čím je energie větší, tím je větší i účinek trhaviny jako utěsněné nálože např. ve vrtu. Tato hodnota udává kolik tepla(energie) se uvolní výbuchem 1kg výbušniny. Udává se v kcal/kg, nebo v kJ/kg. Průměrné trhaviny mají E kolem 900-1000 kcal/kg (4000 kJ) a vojenské dosahují 1500kcal/kg (6000 kJ) .
|
B, Výbuchová teplota |
Zkratka t. nebo T. Udává se v °C(zkratka t.), méně často jako absolutní teplota v kelvinech (K) (zkratka T). Jde o nejvyšší stupeň teploty, kterého dosáhnou plyny vzniklé výbuchem. U většiny průmyslových trhavin dosahuje kolem 2500 °C, u vojenských s příměsí hliníku může dosáhnout až 5000 °C. Z hlediska hodnocení účinku trhavin má jen nepřímý význam, ale je důležitá pro použití ve výbušném prostředí(v dolech).
|
C, Objem výbušných plynů |
Zkráceně Vo nebo jen V. Udává se v litrech na 1 kg výbušniny (l/kg). Je to množství plynů, které vzniknou explosí 1kg trhaviny. Hodnoty se pohybují v rozmezí 500-1000 litrů/kg. Skutečný objem plynů v okamžiku těsně po výbuchu je v důsledku vysoké teploty asi 10 krát větší. Z uvedeného plyne, že zvýšení objemu z tuhé hmoty výbušniny na plyny je přibližně 10 000 násobné.
|
D, Hustota výbušniny |
Udává množství výbušniny v g/cm3, nebo kg/dm3 . Hustota má zcela zásadní vliv na koncentraci energie a detonační rychlost. Se zvyšující se hustotou roste i detonační rychlost, což je velmi důležité, máme-li danou trhavinu použít jako příložnou. Proto se používají plastické výbušniny s vysokou hustotou a detonační rychlostí. Volně sypané výbušniny ve formě prášku mají zpravidla hustotu 0,8 -1,1 g/cm3. Slisováním se dosáhne maximálně hodnoty 1,5 -1,8g/cm3a to podle typu výbušniny. Trhaviny na bázi dusičnanu amonného s obsahem brisantu pod 30% nesmí překročit hustotu 1,25g/cm3, jinak dojde k přerušení detonace a výbušnina buď nevybuchne vůbec nebo jen z části. Obsahují-li ammonledkové výbušniny více než 30% brisantní trhaviny typu TNT, pak se můžou slisovat až na 1,5g/cm3.
|
E, Detonační rychlost |
Značí se D (někdy také D.r. nebo jen r.). Je jednou z nejdůležitějších hodnot a to zejména pro nálože příložné, kde má rozhodující vliv na brizanci (tříštivost). Platí, že čím vyšší detonační rychlost, tím vyšší brisance a tím také větší destrukce cíle v místě styku s výbušninou. Je to rychlost výbušného rozkladu při detonaci trhaviny. Udává se v metrech za sekundu (m/s), nebo km/s. Hodnoty jsou velmi vysoké a u průmyslových trhavin se pohybují kolem 2000-5000 m/s, u vojenských kolem 6000-8000 m/s, u kumulačních náloží dosahují až 12 000 m/s (superkumulační nálože 92 000m/s, zatím jen teoreticky). Pro představu uvedeme srovnání : RDX má D=8000m/s, rychlost zvuku ve vzduchu je 340 m/s, tedy 24krát větší, v přepočtu na km = 28 800 km/h. |
05. STABILITA DETONACE |
Schopnost detonovat po celé délce nálože stálou det. rychlostí se nazývá stabilitou detonace. Při velmi malých průměrech náloží není trhavina schopna detonovat po celé délce nálože, teprve při zvětšení průměru nad určitou hodnotu(dolní kritický průměr) se detonace šíří náloží. Tato detonační přeměna je neideální a dalším zvětšováním průměru nálože se detonační rychlost zvyšuje a teprve po překročení horního kritického průměru dosáhne detonační vlna největší stálé hodnoty.
Se zvyšující se hustotou nálože narůstá i dolní kritický průměr. Velký vliv má i velikost částic trhaviny- čím jemnější, tím snáze detonuje a tím je i nižší dolní krit.průměr.
Pro názornost předvedeme na konkrétním příkladu:
Ammonit č.6 (79%dusičnanu amonného a 21%TNT) o hustotě 1,1 má kritický průměr 10-13mm (pod touto mezí není schopen detonovat). Kritický průměr je tedy takový průměr nálože, při kterém může daná výbušnina ještě detonovat. V průměru nižším než je kritický, pak detonace selhává a zaniká. Kritický průměr je závislý na hustotě výbušniny, s rostoucí hustotou výrazně narůstá. V náložce o průměru 30mm detonuje amonit č.6 rychlostí 4000 m/s, v průměru 50mm detonuje r. 4600 m/s a nad horním kritickým průměrem 80mm detonuje r. 5200 m/s. Dalším zvyšováním průměru se det. rychlost už nemění, je konstantní, stále 5200 m/s. Stejná trhavina, ale o hustotě 1,3 má dolní kritický průměr v důsledku vyšší hustoty posunut na 21mm, ale při 50mm detonuje rychlostí 5000m/s.
Ammonit číslo 6, velmi jemně rozemletý na částice 0,10 mm má při hustotě 1,1 dolní kritický průměr 10mm, ale hrubý s částicemi 0,30 mm má za stejných podmínek krit. průměr 15mm. Z toho plyne, že kritický průměr je vedle hustoty dále závislý i na velikosti částic homogenitě výbušniny. |