Действие взрыва на окружающую среду

Реакция взрывчатого превращения при взрыве протекает настолько быстро, что в момент выхода детонационной волны на поверхность взрывчатого вещества образовавшиеся газообразные продукты находятся практически ещё в объёме заряда, сжатыми до плотности твёрдого тела. Давление в них обусловливается не только тепловым движением молекул, но и силами взаимодействия (отталкивания) между молекулами газа.

При рассмотрении действия взрыва на окружающую среду различают фугасное и бризантное действия.

Фугасное действие взрыва

Примером фугасного действия является образование воронки при взрыве заряда в грунте или разрушения, наносимые воздушной ударной волной, возникающей при взрыве в воздухе.

По объёму воронки, образующейся при взрыве 1 кг взрывчатого вещества, судят о его фугасном действии и сравнивают между собой по фугасному действию различные взрывчатые вещества.

Однако следует отметить также, что объем воронки зависит ещё от глубины помещения заряда в грунт. Если, например, заряд находится слишком глубоко в грунте до момента взрыва, то воронки может не получиться — такое явление называется камуфлет (фр. camouflet).

Образующиеся при взрыве газообразные продукты, нагретые до высокой температуры и сжатые до больших давлений, расширяясь, оказывают динамическое воздействие на предметы, встречающиеся на их пути. Кроме того, под воздействием продуктов взрыва происходит резкое сжатие окружающего воздуха и образуется воздушная ударная волна, продолжающая разрушительное действие на значительном расстоянии.

Таким образом, фугасное действие определяется количеством и параметрами образующихся при взрыве газов, которые являются рабочим телом взрыва. Чем больше образуется газов, тем большую работу способен выполнить взрыв.

Бризантное действие взрыва

Проявлением бризантного эффекта объясняется осколочное действие зарядов, бронебойное действие продуктов детонации и другие виды разрушений. Бризантное действие взрывчатого вещества проявляется только на небольших расстояниях от места взрыва, где давление и плотность энергии продуктов детонации его достаточно велики. С удалением от места взрыва механические эффекты резко снижаются вследствие падения давления, скорости и других параметров взрыва.

Примером бризантного действия является осколочное действие взрывного устройства, содержащего взрывчатое вещество. В результате взрыва осуществляется дробление материала оболочки взрывного устройства на осколки и метание их с большой скоростью во все стороны.

Кумулятивное действие взрыва

Действие взрыва можно усилить в определенном направлении, например, в сторону разрушаемого объекта. Такое направленное действие взрыва основано на явлении, получившем название кумуляция (от латинского слова cumulatio — увеличивать, суммировать, накоплять).

Кумулятивный эффект (эффект Манро, англ. Munroe effect) — усиление действия взрыва путём его концентрации в заданном направлении, достигаемое применением заряда с выемкой, противоположной местонахождению детонатора и обращённой в сторону поражаемого объекта.

На практике кумулятивный эффект применяется в разных областях: в исследовательских целях (возможность достижения больших скоростей вещества — до нескольких десятков километров в секунду), в военном деле (поражение бронированной техники и фортификационных сооружений), в промышленных целях (резка металлов и прострелочно-взрывные работы в нефтяных скважинах).

При подрыве заряда с выемкой конической формы имеет место направленное движение потока продуктов детонации, что приводит к существенному усилению пробивного действия взрыва в заданном направлении.

Для повышения пробивного действия кумулятивного заряда выемка, покрывается металлической облицовкой, толщина которой может варьироваться от долей до нескольких миллиметров (от 0,5 до 3 мм).

Детонационная волна инициируется средством инициирования и распространяется вдоль оси заряда, последовательно схлопывая выемку. При этом механическая и тепловая энергии концентрируются вдоль оси конуса. Металлическая облицовка выемки теряет прочность относительно сдвиговых деформаций и ведёт себя подобно идеальной жидкости, образуя тонкую горячую струю металла, движущуюся с большой скоростью в направлении поражаемого объекта.

Поскольку при встрече кумулятивной струи с преградой развиваются очень высокие давления, на один-два порядка превосходящие предел прочности металлов, то струя взаимодействует с преградой в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они (кумулятивная струя и преграда) ведут себя как жидкости.

Кумулятивная струя, ударяясь о преграду, создаёт высокие напряжения, при которых металл сжимается и течёт подобно жидкости, и в преграде мгновенно образуется отверстие.

Так кумулятивные заряды с более заострённой формой конуса кумулятивной выемки, при взрыве, пробивают более глубокие отверстия, но с меньшим по диаметру сквозным каналом. И наоборот – заряды со сферическим сводом выемки пробивают каналы с большим диаметром, но с меньшей глубиной.

Наибольший кумулятивный эффект достигается на, так называемом, "фокусном расстоянии", на котором кумулятивная струя максимально растянута, но ещё не разорвана на отдельные фрагменты.

Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников, подставок соответствующей длины.

Варьируя характеристики устройства, получают параметры струи, оптимальные для конкретного применения. К этим характеристикам относятся свойства заряда (его масса, давление, скорость детонационной волны и др.), угол раствора конической выемки, толщина слоя и материал металлической облицовки, расстояние до преграды.