Детонациия.
Данному явлению посвящено множество работ, но с позиции современной
физики невозможно объяснить ни сверхзвукового распространения фронта детонации,
ни обратного направления детонации.
Детонация это не распространение только
ударной волны, а точнее импульса звукового давления. Данный импульс
распространяется со скоростью звука в среде и ни в коем случае не превышает эту
скорость. Детонация происходит со скоростью превышающей скорость звука в
материале взрывчатого вещества.
Единственное превышение скорости звука это
сверхзвуковой полет в газовой атмосфере, воздухе, но он обеспечивается энергией
двигателя. Наблюдаемая скорость детонации, во много раз превышающая скорость
звука в среде является следствием не звукового импульса. В любом веществе звук является следствием механических
перемещений (колебаний) молекул этого вещества. И скорость звука ограничивается
именно механическими свойствами молекул вещества, сопротивлением (инерцией). То
есть быстрее самого себя механическое воздействие вызванное внешними
причинами(силами) в данной среде быть не может.
Вот что пишет А.А.
Гришаев в своей работе К вопросу о механизме детонации
«Принимая во внимание вышеназванные принципиальные различия в поведении ударных и детонационных волн, мы вынуждены сделать вывод: понимание механизма детонации в рамках классических теорий – отсутствует. Нам известно об одной серьёзной попытке альтернативного объяснения природы детонации. Уокер [2] обратил внимание, что скорость детонационной волны в конденсированных ВВ близка к средним колебательным скоростям типичных атомов в молекулах ВВ. На его взгляд, именно колебательные движения атомов переносят энергию, идущую на разрыв химических связей при детонации. Однако, эта модель работает лишь в предположении, что молекулы ВВ упакованы достаточно плотно, и, кроме того, она тоже не объясняет, каким образом очаги детонации возникают на расстоянии от области, в которой производится инициирование.»
Модель Уолкера вообще лишена всякого
смысла только потому, что от плотности ВВ, (плотности упаковки молекул) зависит
скорость прохождения звука в нем, превысить которую не удается никаким внешним
ударным механическим воздействием. А эта скорость превышена и не может быть
объяснена сверхзвуковым движением молекул, не обладающих источником энергии,
типа реактивного двигателя.
Любой
процесс горения обязательно сопровождается излучением. Это
излучение в инфракрасной и видимой
области наблюдается явно в виде
излучаемого тепла и света различного спектрального состава, а возможно и в
других областях спектра.
Горение это химическая реакция, она
инициируется так же излучением, как правило, либо другим горением, либо одним
инфракрасным излучением, повышением температуры смеси или области контакта с
окислителем. Горение может быть инициировано мощным импульсом лазерного
излучения, причем различных частот. И, наконец, горение может быть инициировано
электрическим разрядом и излучением, возникающим при этом.
И чем лучше вещество или среда проводит
излучение, инициирующее воспламенение, тем быстрее оно начинается. Горению
свойственно внешнее поступление одного из реагентов – окислителя, реакция идет
в тонком слое на границе контакта реагирующих веществ.
Из справочника:
«Самовозгорание — самопроизвольное возникновение горения вследствие постепенного накопления тепла при протекании экзотермических реакций в каких-либо твёрдых горючих материалах. Накопление тепла вследствие протекания экзотермических реакций происходит при определённых условиях (высокая удельная поверхность дисперсных материалов, слабый теплоотвод) и, вследствие повышения температуры материала (самонагревания), ведёт к самоускорению таких реакций.
Может происходить в углях, торфе, других полезных ископаемых, а также в элеваторах, нефтехранилищах и других емкостях при некоторых критических условиях, позволяющих возникнуть самовоспламенению.»
Самовозгорание.
Процесс лишь по ошибке считается спонтанным.
Устойчивые в обычных условиях вещества, в малых количествах, не загораются сами
по себе. Воспламенение требует либо повышения температуры, либо другого
инициирующего воздействия.
Но, однако, при большом количестве горючего материала, «самовоспламенение» возникнет только тогда, когда есть контакт с окислителем, находящимся в толще вещества, растворен в нем, либо имеются внутренние полости с окислителем, трещины, пузыри и т.п. В достаточном количестве для длительного горения.
Самонагревание на поверхности в нормальных условиях противоречит закону сохранения энергии. Ниоткуда она не возьмется. Для начала реакции горения необходимы условия не соответствующие нормальным(повышение температуры, давления), а на поверхности как раз нормальные условия, при которых реакция независимо от площади не возникает.
На поверхность прорывается уже результат внутреннего воспламенения.
Во всех полезных ископаемых самовоспламенение происходит в глубокой толще массива и никогда собственно на поверхности.
Возникновение «самовозгорания» на поверхности это поджог, вызванный какими-либо причинами естественного происхождения..
Единственное что может вызвать повышение температуры внутри массива это резкий скачок давления либо внешняя (молнии) или внутренняя причина в виде электрического разряда .
Во всех случаях локальный подъем температуры и начало реакции горения при наличии контакта с окислителем может возникнуть:
4. От проникающего излучения
Само оно не бывает, даже ворона спонтанно не каркает.
Взрыв обеспечивается тем же механизмом,
причем окислитель уже входит в состав ВВ в качестве одного из компонентов
смеси.
При взрыве характерно возникновение ударной
волны, распространяющейся по материалу ВВ и вне его со скоростью звука в
конкретной среде прохождения.
Начало взрыва, как и сама реакция горения
инициируется излучением либо резким
повышением давления (удар).
Все отличие взрыва от горения это большая
его скорость, которая обеспечивается большей площадью контакта горючего
вещества и окислителя, что в свою очередь способствует очень высокой скорости
дальнейшей, по ходу ударной волны (повышение давления и роста температуры со скоростью звука!!!) инициации горения.
Механизм детонации сильно отличается от этих
двух видов. Это прекрасно описано А.А.
Гришаевым.
То есть наличие какого либо пустого
пространства между детонатором и
детонирующим веществом (воздуха), другого материала, и в конце концов, сильно
разреженного пространства (вакуума) не препятствует явно процессу взрыва.
Все три процесса - горение, взрыв и
детонация обеспечиваются одним механизмом на атомном уровне. Это возбуждение
атомов. В первом случае – горение, излучение происходит в основном в инфракрасной области спектра за счет
теплопроводности материала (прозрачности вещества для этого излучении) и либо наличием окислителя в самом материале,
либо окислителем, смешиваемым с материалом в процессе реакции. Взрыв
обеспечивается более качественным окислителем и созданием структуры взрывчатки,
когда нет необходимости в механическом перемешивании и дополнительном
внесении окислителя. То есть, полнота и
скорость реакции поддерживается составом смеси.
Взрыв порождает ударный фронт,
распространяющийся со скоростью звука в данном ВВ.
Чем может быть инициирована детонация.
Как правило, ВВ способное детонировать не
является проводником электрического тока, но присутствие электрической искры в
непосредственной близи вызывает два действия.
1. Локальное повышение температуры, что
может инициировать простое медленное горение ВВ.
2. Излучение достаточно широкого
спектрального состава, в который входят и УФ и видимый свет и Уф. По последним исследования стало известно о
генерации рентгеновского, нейтронного и гамма излучения.
И это ближайшие кандидаты при рассмотрении
проблемы.
Если это излучение, то из него сразу можно
отсечь видимый и Ик диапазоны. Собственно теплопроводность и прозрачность
ВВ низка.
Детонация сопровождается излучением гораздо
более, во-первых, широкого спектра. Излучение это имеет явно электромагнитную
природу и довольно легко регистрируется приборными методами. К примеру, это
жесткое ультрафиолетовое излучение. Во-вторых,
никаким колебательным движением атомов не объясняется скорость распространения
детонации. Но достаточно легко объясняется именно прозрачностью ВВ для
определенных частот излучения именно в ультрафиолетовой, а еще и возможно
в рентгеновской части спектра. Это объясняет возможность детонации и в несоприкасающихся, разделенных частях ВВ, а
также обратные направления распространения детонации как отражательный процесс
и детонация по мере уменьшения плотности ВВ, достичь абсолютной однородности которого,
нереально. Излучение в инфракрасной и видимой части спектра детонации не
порождает. Зато инициация детонации
легко осуществляется электрическим разрядом (по существующей теории ток
является движением электронов либо ионов, в данном случае как правило искра
находится вблизи вв, или соприкасается с ним, причем электрического поля при
этом вокруг искры нет, а сам ток внутрь ВВ не проникает. И по большей части вв является плохим
проводником электрического тока.)
Наличие опять же каких либо резонансных
моделей описывающих детонацию подразумевает не передачу взаимодействия
электромагнитным способом то есть излучением, а подразумевает поток
гипотетических электронов, то есть распостранение каких-либо электронных
(электрических) токов, а между тем ВВ, как правило, хороший диэлектрик и по
определению не может передавать большой энергии и проводить эти самые как
принято свободные электроны… тем более
на большие расстояния и с сверхзвуковой скоростью. Ионы так же не способны так двигаться.
Из Гришаевской (см. приложение) модели следует, что детонацию можно заблокировать с помощью электрического поля, препятствующего такому движению электронов в образце ВВ, которое необходимо для его нормальной детонации. Нам неизвестно об экспериментах подобного рода.
Действительно можно, но не полем, опять же
гипотетическим электрическим, а встречным излучением, дестабилизирующим атомы.
Это должно приводить к их возбуждению, нагреву и смещению спектральных линий,
что в свою очередь должно и приводить к эффектам отражения инициирующего
излучения, в тоже время препятствуя распространению детонации.
Становится, наконец, действительно понятно, почему от воздействия открытого пламени брикет тротила всего лишь горит, а от электрической искорки – излучения детонирует.
Вот что пишет
Гришаев:
«Динамическое искривление пространства-времени вблизи детонирующего
заряда.»
Специалисты по практическому применению ВВ знают, что иногда деформация и разрушения, вызванные непосредственно взрывом, неестественно велики. Требуемая для таких действий работа может намного превышать теплоту сгорания применённого заряда ВВ. Обычное объяснение этого парадокса, на мой взгляд, несерьёзно: ссылаются на очень быстрое выделение энергии, запасённой в заряде ВВ – как будто работа становится больше оттого, что она совершается быстрее.
Насчет динамического искривления и
пространстве-времени скажу одно:
Пространство-время и есть кривизна – скорее
всего это кривизна мозгов, как результат талантливой разводки, от
Лорентца-Эйнштейна и пр. изобретателей ото, сто и квантовой механики.
Короче, все деформации и
дополнительная работа вроде бы гипертрофированная на самом деле никогда не
считалась. Действительное количество энергии производимое при детонации никогда не оценивалось, оценивалась только
теплота сгорания ВВ , но не как не излучение в целом в широкой полосе спектра.
Теплота эта конечно может быть измерена градусником. Вопрос простой, в других
частях спектра энергия практически рассеивается в окружающую среду и
количественно из-за большой проникающей
способности излучения оценена может быть с трудом. Энергию эту полностью
зарегистрировать просто нереально современными средствами. А величина этой
энергии может и во много раз превосходить зарегистрированное выделяемое
тепло. И все просто , как и в
карате-до. Важна и скорость удара и концентрация. А всех слов то непонятных
много, а толку мало. Формулки, понимаешь, хитрые.
Можно добавить, что предлагаемый подход позволяет естественно объяснить ещё одно характерное свойство: феномен критического радиуса детонации. Этот феномен заключается в том, что детонация не может распространяться вдоль образца, поперечный радиус которого меньше некоторого критического радиуса, характерного для каждого типа ВВ. Классические теории не дают убедительного объяснения, почему такой образец способен гореть, но не способен детонировать. Наше объяснение таково: в условиях описанной геометрии большая часть резонансных электронов покидает образец, не вызывая диссоциации молекул; остающихся же электронов недостаточно для формирования детонационной волны.
Критический радиус детонации определяется прозрачностью
ВВ для инициирующего излучения. Если большая часть излучения поглощается
материалом, то детонация начинается. Если нет, и часть излучения выходит наружу
в среду, энергии для данного ВВ не хватает, чтобы обеспечить начало цепной
реакции. А точнее возбуждения достаточного количества молекул. Для обеспечения
взрыва недостаточно возбуждения отдельных атомов и молекул в связи с их почти
мгновенным рассеянием соседям, а потом и в среду. Точно такой же процесс и при
ядерном взрыве. Где также есть критический радиус (масса) и точно такое же
внешнее, не внутреннее инициирование цепной реакции. Все дело в том, что
ядерщики так и не смогли понять, что внешнее космическое излучение сверхбольшой
энергии, поглощаемое неустойчивыми атомами изотопов вызывает распад атомов, так
называемое спонтанное деление ядер, сопровождаемый так называемым нейтронным и
другим излучением. Данное заключение небезосновательно и более подробное будет описано в разделе ядерная физика.
Фатьянов А.В.
Спб. Начато февраль 2006 6.08.2009
последняя правка Fatyalink@mail.ru
См. приложение…ниже
К вопросу о механизме детонации
Гришаев А.А.