Что такое детонация?

Взрывчатые технологии впервые стали применяться в мирных целях во времена Петра I. В эпоху Петра получили огромное распространение фейерверки – пиротехнические представления были «модным трендом» того времени. Знать и придворные устраивали роскошные огненные шоу, подражая европейцам. Кроме того, энергию взрывов тогда пытались применять для… тушения пожаров. Звучит довольно абсурдно, однако в петровскую эпоху эту идею пытались реализовать на практике. Замысел был следующим: установить в помещение, которое планировалось защитить от возгорания, бочки с водой, оснащенные фитилем и пороховым зарядом. В случае пожара фитиль воспламенялся, происходил взрыв, в результате которого бочка разрушалась, а вода заливала пламя. Надежная работа такой системы кажется очень маловероятной.

А военное использование пороха начало бурно развиваться еще в допетровскую эпоху. В 1552 году, при осаде Казани войсками Ивана Грозного, порох применялся для подрыва одной из башен Казанского Кремля.

Скорость исследования взрывов и сопутствующих явлений можно было сравнить со скоростью самих взрывов. В эту научную область внесли свой ценный вклад многие ученые. Особо стоит отметить К. П. Станюковича, Я. Б. Зельдовича, Ф. А. Баума, М. А. Лаврентьева и Л. Эйлера.

Все взрывчатые вещества можно разделить на ядерные и химические. К категории ядерных относятся радиоактивные металлы, атомы которых вступают в реакцию ядерного деления, в результате чего происходит взрыв. Большая часть взрывчатых веществ – химические. При взаимодействии определенных химических элементов возникает взрывная реакция. Взрывчатые вещества могут быть твердыми, газообразными и жидкими – каждый тип имеет свои особенности. Чаще всего используются твердые взрывчатые вещества.

Процесс самого взрыва происходит за счет детонации. Итак, что же такое детонация? Под детонацией понимается распространение по веществу ударной волны, вызывающей воспламенение, которое, в свою очередь, поддерживает движение этой ударной волны. Процесс детонации исследовали и описывали многие ученые – наиболее распространена гидродинамическая теория детонации. Важное условие этой теории – протекание взрыва в узкой зоне, примыкающей к фронту детонационной волны. При движении волны возрастает температура и увеличивается плотность вещества – зона, в которой это происходит, называется рабочей средой взрыва. Для определения параметров детонационной волны используются уравнения сохранения массы, энергии и импульса.

Ударная волна должна быть достаточно сильной для того, чтобы начался процесс детонации. Действие многих пиротехнических устройств основано именно на этом принципе: сначала срабатывает заряд за счет удара пластины или резкого повышения температуры, а затем детонирует основной объем взрывчатки.

Если еще сильнее углубиться в изучение детонации, можно дойти до кинетической теории. Она, в свою очередь, устанавливает некоторые правила, необходимые для возникновения детонации. К примеру, на фронте ударной волны должно быть давление, превышающее критическую величину для данного вещества, а геометрические соотношения размеров заряда должны строго соблюдаться. Однако сложные физические теории – тема для совсем другой статьи…