Teorie výbušnín

1. 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.U výbušnin není množství energie nijak veliké,spíše naopak-je relativně malé.Všechna energie se však uvolní během tisícin sekundy.
Pro srovnání uvedu :
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.

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 vybuchové přeměny na střeliviny,třaskaviny a trhaviny.

Střeliviny-
používají se k udělení pohybu střelám-pro plnění lovecké,sportovní i vojenské munice.Např.černý prach,nitrocelulózový prach 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 şC ,méně často v kelvinech(K).
Jde o nejvyšší stupeň teploty, kterého dosáhnou plyny vzniklé výbuchem.U většiny průmyslových trhavin dosahuje kolem 2500 şC ,u vojenských s příměsí hliníku může dosáhnout až 5000 şC. Z hlediska hodnocení účinku trhavin má jen nepřímý význam ,ale je důležitá pro použití ve výbušném prostředí(v dolech).

C, Objem výbušných plynů
Zkráceně V0 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 10krát větší.
Z uvedeného plyne, že zvýšení objemu z tuhé hmoty výbušniny na plyny je přibl.10 000násobné.

D, Hustota výbušniny
Udává množství výbušniny v g/cm3 ,nebo kg/dm3(litr).
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/cm3 a 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 více než 30% brisantní trhaviny typu TNT ,pak se můžou slisovat až na 1,5g/cm3.




E, Detonační rychlost
Značí se D.
Je jednou z nejdůležitějších hodnot a to zejména pro nálože příložné,kde má rozhodující vliv na brizanci (tříštivost). Platí ,že čím vyšší det.rychlost ,tím vyšší brisance a tím větší destrukce cíle.
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 a u superkumulačních náloží až 92 000 m/s.
Pro představu uvedu 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 ceé 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 nižší dolní krit.průměr.

Pro názornost předvedu 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), v náložce o průměru 30mm detonuje 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 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.

Velmi jemně rozemletý na částice 0,10mm má při hustotě 1.1 dolní kritický prům.10mm ,ale hrubý s časticemi 0,30 má za stejných podmínek krit.průměr 15mm.