Различных факторов.

Если вдвигать поршень в трубу (рис. 14), то впереди поршня со скоростью звука будет распространяться элементарная волна сжатия. Перед волной параметры газа равны начальным, а между поршнем и волной изменяются до значений за волной сжатия, и газ движется со скоростью поршня. При непрерывном и ускоренном движении поршня каждому элементарному приращению скорости соответствует новая волна сжатия, которая следует за предыдущей, но уже по возмущенному газу. Последующие волны сжатия распространяются с большей скоростью, так как температура, а следовательно, и скорость звука в газе непрерывно увеличиваются за счет сжатия и, кроме того, сам газ имеет большую скорость движения. Волны сжатия догоняют одна другую и сливаются вместе, образуя ударную волну. Подобным же образом возникает ударная волна и перед ускоренно движущимся фронтом пламени. При определенных параметрах ударной волны происходит самовоспламенение ударносжатого газа – возникает процесс детонации.

При горении ГВС в замкнутом объемепродукты горения, нагретые до высоких температур, и находящиеся при давлениях, больше, чем исходная смесь, играют роль поршня, сжимающего исходный газ, и приводящего его в движение. Повышения давления в исходной ГВС приводит к увеличению скорости горения. При самоускорении процесса формируются волны сжатия, сложение которых формирует в исходной ГВС ударную волну, способную вызвать быстрое химическое превращение-детонацию.

Для перехода горения в детонацию необходимо, чтобы длина трубы была больше преддетонационного расстояния.

Основной причиной перехода горения в детонацию для конденсированных ВС является увеличение поверхности горения. Это может происходить за счет проникновения раскаленных продуктов горения:

- в технологические поры исходного ВВ (для прессованных зарядов);

- в трещины и поры, возникающие под влиянием температурных и механических воздействий, а также за счет рекристаллизации одного из компонентов и др.

За счет увеличения поверхности горения происходит повышение давления, которое увеличивает скорость горения. Переходу горения в детонацию способствует замкнутость объема, в котором находится заряд ВВ.

В процессе перехода горения в детонацию послойное горение переходит в процесс конвективного горения (рис. 15) – горение в порах, трещинах. Повышенное давление в зоне горения формирует волны сжатия и низкоскоростной режим носит уже волновой характер (процесс химического превращения инициируется слабой ударной волной), распространяющейся со скоростью ~800-3500 м/с.

При определенных условиях (наличие оболочки, большой диаметр заряда) низкоскоростной режим перерастает в детонационный с нормальной скоростью (до 7-9 км/с). Для некоторых систем стадия (2,3) (рис. 15) может и отсутствовать. Изучение переходных процессов зачастую осложнено быстротечностью самого процесса.

Рис. 15-t,x – диаграмма перехода горения в детонацию

для конденсированных ВС.

1 – устойчивое послойное горение

2 – конвективное горение

3 – низкоскоростной режим взрывчатого превращения

4 – стационарная детонация

Пределы детонации

Основное свойство детонационной волны - стационарность сохраняется только в определенных условиях, например в определенных границах концентрации. Так же как и для распространения пламени имеются нижний и верхний концентрационные пределы детонации при атмосферном давлении и зависимость этих пределов от давления. Концентрационные пределы детонации уже, чем пределы распространения пламени.

При дальнейшем уменьшении или увеличении содержания горючего во взрывчатой газовой смеси уменьшается скорость реакции в ударно сжатом газе в зоне реакции детонационной волны. Это приводит к увеличению ширины зоны реакции, возрастанию потерь энергии и уменьшению скорости движения детонационной волны и, следовательно, температуры ударносжатого газа. При некоторых концентрациях горючего (нижний и верхний концентрационные пределы) теплопотери в детонационной волне из зоны реакции превышают некоторое значение и распространение стационарной детонационной волны становится невозможным. Таким образом, появляются концентрационные пределы детонации. Процессы массо- и теплопередачи слишком медленны, чтобы играть существенную роль в механизме детонации.

Кроме концентрационных пределов детонации существуют так называемые взрывные пределы, в области которых возможен самопроизвольный переход горения в детонацию. Эти пределы уже, чем пределы горения и пределы детонации.

При детонации воспламенение реагирующей смеси происходит в результате адиабатического сжатия в ударной волне, которая предшествует зоне химической реакции.