K spusteniu reakcie dochádza inicializáciou mechanickým, termickým(teplotným), elektrickým podnetom alebo detonačnou vlnou. Zmesné výbušniny môžu obsahovať látky výbušnej povahy (výbušniny), pomocné látky úpravujúce požadované vlastnosti zmesnej výbušniny, i látky, ktoré samotné nie sú výbušné. Súčasťou zmesnej výbušniny z látok nevýbušnej povahy je spravidla vhodné palivo a okysličovadlo (oxidačné činidlo), ktoré dodá chemickej reakcii kyslík potrebný na horenie, pretože množstvo kyslíku dodaného difúziou z okolitej atmosféry nepostačuje pre zhorenie zmesi v dostatočne krátkom časovom intervale.
Výbušniny sa zaraďujú medzi palivá a niekedy sa označujú aj ako energetické materiály. Pojem energetický materiál je širší a zahrňuje napríklad aj zložky tekutých raketových pohonných hmôt.
Výbuch:
Výbuch je rýchly fyzikálny alebo fyzikálno-chemický dej, ktorý vedie k náhlemu uvoľneniu vnútornej energie systému. Pri výbuchu dochádza k okamžitému porušeniu rovnovážneho stavu hmotného systému, pričom prechod systému z jedného rovnovážneho stavu do iného prebieha rýchlo, za súčasnej premeny jeho vnútornej energie na mechanickú prácu, čo sa prejaví rozrušením okolia alebo pohybom iného druhu. Výbuch je obvykle doprevádzaný tepelným a svetelným efektom a zvukovým efektom (ale prítomnosť zvuku nie je podstatným príznakom výbuchu, je to prejav rázovej vlny vzniknutej pri výbuchu).
Druhy vybuchov:
1.výbuch fyzikálny - náhla zmena fyzikálneho stavu systému - napríklad výbuch parného kotla, elektrický skrat a podobne
2.chemický výbuch - rýchla exotermická chemická reakcia, prebiehajúca za tvorby silne stlačených a zahriatych plynov
3.nukleárny výbuch - rýchla reťazová štiepna alebo fúzna reakcia
Podmienky chemického výbuchu:
1.vysoká rýchlosť chemickej reakcie
2.exotermickosť chemickej reakcie a jej vysoká teplota
3.samovolné šírenie chemickej reakcie
4.vznik plynných produktov, ktoré umožnia premenu tepelnej energie na mechanickú prácu
Rozdelenie:
Podľa praktického využitia delíme výbušniny na:
1.Traskaviny - sú ľahko vznietiteľné výbušniny, ktoré obvykle slúžia k inicializácii výbuchu trhavín alebo strelivín. Vyznačujú sa rýchlym prechodom z explozívneho horenia do detonácie. Pri praktickom použití sú prítomné len v nepatrnom množstve, napr. traskavina v rozbuške zápalke nábojnice, rozbušky ako iniciátory banských odstrelov apod. Najbežnejšími typmi traskavin sú rôzne azidy ťažkých kovov ako je olovo, striebro alebo ortuť, prípadne iné látky, veľmi rozšírený je napríklad fulminát ortutnatý (populárna traskavá ortuť).
2.Trhaviny - sú výbušniny, ktoré sú za normálnych podmienok relatívne málo citlivé k vonkajším vplyvom a naopak po inicializácii dokážu detonovať s veľkou detonačnou rýchlosťou. Používajú sa obvykle pri trhacích prácach v baniach, lomoch, hĺbení tunelov, demoláciách a v náplniach vojenskej munície. Medzi najpoužívanejšie trhaviny patria pentrit, hexogén, trinitrotoluén, ich zmesy, ďalej dynamity a veľké množstvo priemyslových trhavín s rôznym zložením. Mnoho zmesných trhavín, vojenských, ale predovšetkým priemyslových, využíva ako svoju podstatnú zložku dusičnan amónny. Typickou výbušnou premenou trhavín je detonácia. Pri slabej iniciácii alebo zapálení plameňom mnoho trhavín nedetonuje, ale prejde do explozívneho horenia (v uzatvorenom piestore), alebo zhorí ako normálna organická horľavina (voľne na vzduchu). Prechod trhaviny z detonácie do explozívneho horenia je veľmi nežiadúci jav, pretože deštrukcia obvykle prebehne, ale vo výrazne menšom rozsahu, ako sa plánovalo.
3.Streliviny - sa používajú ako výmetná náplň do nábojníc strelných zbraní pre vojenské, športové i lovecké účely. Ich účelom je dodať strele čo najväčšie mechanické zrýchlenie rýchlym, avšak kontrolovaným vývinom veľkého množstva horúcich plynov a vytlačiť strelu z hlavne zbrane čo najväčšou alebo požadovanou rýchlosťou. Príkladom je čierny strelný prach a streliviny na báze nitrocelulózy (strelnej bavlny). K strelivinám patria aj raketové tuhé pohonné hmoty. Typickou výbušnou premenou strelivín je explozívne horenie. Rýchlosť horenia strelivín je premenlivá a závisí od tlaku a teploty pri ktorej ich explozívne horenie prebieha. S rastúcim tlakom a teplotou rýchlosť explozívneho horenia narastá. V krajnom prípade môže explozívne horenie strelivín prejsť až do detonácie - takéto chovanie je ale mimoriadne nežiadúce, pretože má vždy za následok haváriu (čiže roztrieštenie, zničenie) zbrane alebo raketového motoru. Streliviny je možné dostatočne silným impulzom priviesť priamo k detonácii a potom sa chovajú ako trhaviny.
4.Pyrotechnické zmesi -- sú zmesi horľavín, okysličovadiel a ďaľších pomocných látok , ktoré vytvárajú príslušný pyrotechnický efekt. Môžu to byť osvetľovacie a signálne zlože, stopovkové zlože, zápalné zlože, zábleskové a výbuškové zlože, zvukové (pískacie) zlože a mnoho ďalších. Typickou výbušnou premenou je takmer výlučne explozívne horenie. Pyrotechnické zmesy sa občas medzi výbušniny nezahŕňajú.
Druhy výbušnej premeny:
Charakteristickým znakom výbušnej premeny je akejkoľvek výbušniny je jej vysoká rýchlosť. Tá však može byť rôzna a líšiť sa až o niekoľko rádov. Rýchlosť výbušnej premeny závisí nielen na druhu výbušniny, ale aj na fyzikálnych podmienkach výbuchu a spôsobe iniciácie a druhu roznetu. Merítkom rýchlosti výbušnej premeny je jej lineárna rýchlosť - teda hrúbka vrstvy vybuchnutej výbušniny za jednotku času meraná v smere šírenia výbuchu. Lineárna rýchlosť výbušnej premeny sa pohybuje v širokom rozmedzí od zlomku milimetrov za sekundu do niekoľko tisíc metrov za sekundu.
Podľa spôsobu prenosu energie medzi vrstvami výbušniny, charaktere priebehu tlaku a smere pohybu výbuchových splodín a rýchlosti šírenia výbušnej premeny rozlišujeme dva základné typy výbušnej premeny:
Explozívne horenia:
tiež výbuchové, výbušné horenie
Pri explozívnom horení sa energia (teplo) uvolnená v reakčnej zóne prenáša na ďalšiu vrstvu nevybuchnutej výbušniny radiáciou (žiarením) a vyvoláva v nej intenzívnu chemickú premenu. Tlak v mieste výbuchovej premeny sa mení postupne (spojito), tlak vo výbušnine, jej okolí a v produktoch výbuchu je približne rovnaký. Plynné produkty výbuchu sa pohybujú proti smeru šírenia výbuchovej premeny (odtekajú z miesta výbuchu do voľného priestoru). Rýchlosť šírenia výbušnej premeny pri explozívnom horení je vždy menšia ako rýchlosť zvuku v splodinách výbuchu.
Rýchlosť explozívneho horenia sa pohybuje v rozmedzí od milimetrov za sekundu do niekoľko sto metrov za sekundu a je veľmi závislá na tlaku pri akom prebieha. Pri normálnom tlaku prebieha explozívne horenie malého množstva výbušniny spravidla celkom bez zvukových prejavov. V uzatvorenom priestore, napríklad v nábojovej komore strelnej zbrane tlak rýchlo rastie, tým sa zvyšuje rýchlosť explozívneho horenia a zasa sa zvýšuje tlak - výsledkom je, že celý dej prebehne rýchlo a strela je vypudená z hlavne s charakteristickým zvukom. Tlak pri explozívnom horení môže dosiahnuť až stovky MPa. Explozívne horenie je typickým druhom výbušnej premeny strelivín.
Aj explozívne horenie môže mať deštrukčné účinky, napríklad roztrhnutie hlavne dela, roztrhnutie spaľovacej komory raketového motoru, alebo rozpojovanie blokov kameňa čiernym strelným prachom. Črepiny vzniknuté pri explozívnom horení sú charakteristické tým, že majú tvar dlhých pásov.
Rýchle a prudkú explozívne horenie pri normálnom tlaku, niekedy doprevádzané zvukovým efektom sa nazýva deflagrácia.
Detonácia:
etonácia je charakteristická tým, že rýchlosť výbušnej premeny je vyššia ako rýchlosť zvuku v plynných produktoch výbušnej premeny. Energia sa prenáša na ďalšie vrstvy nevybuchnutej výbušniny (rázovou) detonačnou vlnou. V mieste výbušnej premeny prudko, prakticky skokom, narastá tlak a teplota a plyny vzniknuté pri výbušnej premene sa v prvom okamihu pohybujú v smere šírenia výbušnej premeny. Hustota plynov vzniknutých pri výbušnej premene prevyšuje tesne za čelom detonačnej vlny hustotu výbušniny.
Rýchlosť šírenia výbušnej premeny pri detonácii je vysoká, bežne v rozsahu 1000 - 9000 ms-1, a takmer nezávisí na tlaku v okolí. Tlak v mieste výbušnej premeny (detonačný tlak) dosahuje hodnoty 1000 - 20 000 MPa i viac.
Vysoká hodnota detonačného tlaku je príčinou, prečo je okolie miesta detonácie rozrušené. Črepiny vzniknuté pri detonácii sú pomerne malé, viacmenej kruhového alebo štvorcového tvaru.
Vybušniny, predovšetkým niektoré trhaviny, môžu podľa fyzikálnych podmienok výbuchu a spôsobu iniciácie prechádzať z detonácie do explozívneho horenia a z explozívneho horenia do detonácie. Každá detonácia výbušnín začína ako explozívne horenie, ale vo veľmi krátkom čase prejde do detonácie. Aj streliviny môžu prejsť do detonácie, napríklad pokiaľ nie sú iniciované plameňom (ako je obvyklé), ale priamo detonačnou vlnou.
Traskaviny (iniciačné výbušniny) sú charakteristické tým, že na mechanický, tepelný, elektrický alebo iný fyzikálny podnet reagujú výbušnou premenou, explozívnym horením, ktoré na veľmi krátkej dráhe zlomkov milimetru a v množstve zlomkov až jednotiek gramu prechádzajú do detonácie.
Rozdelenie výbušnín podľa chemického zloženia:
Nitrozlúčeniny:
Aromatické nitrozlúčeniny:
Nitroderiváty benzénu - trinitrobenzén, nitrobenzén, dinitrobenzén, tetranitrobenzén, hexanitrobenzén
Nitroderiváty toluenu - trinitrotoluén, asymetrické deriváty trinitrotoluénu, mononitrotoluén, dinitrotoluén, tetranitrotoluén
Nitroderiváty xylenu - trinitroxylén (trinitro-m-xylén)
nitrozlúčeniny homologov benzenu
Nitroderiváty naftalenu - mononitronaftalén, dinitronaftalén, trinitronaftalén, tetranitronaftalén
Nitroderiváty fenolu - trinitrofenol (kyselina pikrová), dinitrofenol, tetranitrofenol, pentanitrofenol
deriváty trinitrofenolu (pikráty) - pikrát amonny, pikrát guanidinu, trinitroanisol
Nitroderiváty anilinu - hexanitrodifenylamin (hexyl)
deriváty trinitroanilinu, amidy
Alifatické nitrozlúčeniny:
nitroderiváty metanu - tetranitrometán, nitrometán, trinitrometán
iné - dinitroetan, sym-tetranitroetan, hexanitroetan, 2,2- dinitropropan
Estery kyseliny dusičnej:
Estery alkoholov:
estery glycerínu - trinitroglycerín, dinitroglycerín,
estery glykolu - dinitroglykol
estery iných alkoholov:
estery jednomocných alkoholov
estery viacmocných alkoholov
estery viacmocných alkoholov s rozvetveným reťazcom - pentaerythrittetranitrát (pentrit)
estery cyklických alkoholov
Estery sacharidov:
Nitrocelulóza (strelná bavlna)
Nitroškrob
Soli kyseliny dusičnej:
dusičnan amónny
Hydrazinnitrát
Guanidinnitrát
nitrát močoviny
Nitraminy:
Alifatické nitraminy a nitramidy
Nitroguanidin
Nitromočovina
Dinitrát nitrodietanolaminu (DINA)
Ethylendinitramin (EDNA, Haleit)
Aromatické nitraminy:
trinitrofenylmetylnitramin
Heterocyklické nitraminy:
hexogén
oktogén
cyklotrimetylentrinitrosamin (TMTN)
2,4,6-trinitro-2,4,6-triazacyklohexanon (TNTC, keto-RDX, oxo-RD
Traskaviny:
soli kyseliny fulminovej
fulminát ortutnatý (traskavá ortuť), fulminát strieborný (traskavé striebro)
soli kyseliny dusíkovodíkovej (azoimidu)
Azid olovnatý, azid strieborný
peroxidy :
anorganické peroxidy
organické peroxidy
acetylén a jeho sole (acetilidy) :
Acetilid medný, acetilid strieborný
deriváty aminoguanidinu:
Tetrazen, nitrosoguanidin
Soli nitrofenolov :
pikráty
nitroresorcináty
Nezaradené výbušniny:
Tieto výbušniny nie som schopný správne chemicky zaradiť:
triaminotrinitrobenzen (TAT
hexanitrohexaazaisowurtzitan (HNIW, CL-20)
tetranitrotetraazadifurazanodecalin (TNDFD)
dinitrotetraoxadiazatetracyklododekan (TE
tetranitroglykoluril (Sorguril, Sorguyl, TENGU, TNGU)
oktanitrobenzidin (ONBD)
polynitrokubany
tetranitrokuban
oktanitrokuban (ONC)
3,3´-diamino-4,4´-azoxyfurazan(DAAF)
3,3´-diamino-4,4´-azofurazan (DAAzF)
benzofuroxany
benzotrifuroxan (BTF)
7-amino-6-nitrobenzodifuroxan (Aminonitrobenzodifuroxan, CL-18)
7-amino-4,5,6-trinitrobenzodifuroxan (CL-17)
7-amino-4,6-dinitrobenzofuroxan (ADNBF)
7-amino-4,5,6-trinitrobenzofuroxan (ATNBF)
Ostatné výbušniny :
Hydrazín N2H4 a jeho deriváty:
organické sole kyseliny chlórnej, chloristej a chlorečnej
sirnik dusíku
selenid dusíku
komplexné sole
Výbušné zmesy:
zmesy, v ktorých je aspoň jedna zložka výbušnina
zmesy, v ktorých nie je žiadna zložka výbušnina
Parametre pre hodnotenie výbušnin:
Aby bolo možné vzájomne porovnať silu a deštrukčný účinok jednotlivých zlúčenín a výbušných zmesí, je treba exaktne definovať fyzikálne merateľné parametre, podľa ktorých sa bude toto porovnávanie vykonávať. Porovnaním týchto hodnôt môže pyrotechnik pre určitú konkrétnu situáciu vybrať vhodnejšiu z dostupných typov náloží, ktoré má práve k dispozícii.
Objem plynu po výbuchu (V):
je definovaný ako množstvo plynu v litroch, ktoré vznikne výbuchom 1 kg látky pri v prepočte normálnej teplote (20 °C). V praxi je potom objem plynu približne rádovo vyšší vzhľadom k teplote v mieste výbuchu (okolo 4 000 °C). Hodnoty V pre bežne používané trhaviny ležia v rozmedzí 500 - 1000 l/kg, prakticky sa tu výbuchom zväčší objem látky až 10 000 násobne.
Výbuchová teplota (t) [úprava]
udáva najvyššiu teplotu, ktorú dosiahnu plyny vzniknuté výbuchom. Uvádza sa obvykle v °C. Táto hodnota sa pohybuje v rozmedzí 2 500 - 5 000 °C, priemyslové trhaviny vykazujú obvykle nižšiu t, vojenské naopak vyššiu. Prakticky je tento parameter dôležitý predovšetkým pre charakterizaciu banských trhavín pri posudzovaní rizika možného následného výbuchu banských plynov.
Výbuchová energia (E)
udáva, aké množstvo energie sa uvoľní výbuchom 1 kg trhaviny. Uvádza sa v kJ/kg. Bežné priemyslové trhaviny vykazujú E asi 4 000 kJ/kg, vojensky využívané trhaviny dosahujú hodnôt okolo 6 000 kJ/kg. Uvedený parametrr má význam zvlášť pre porovnávanie trhavín používaných v uzavretých priestoroch.
Detonačna rýchlosť (D)
je rýchlosť šírenia explózie v okamihu výbuchu udávaná v m/s alebo v km/s. Tento parameter úzko súvisí s brizanciou (trieštivosťou) a má základný vplyv na destrukčné účinky trhaviny. Priemyslové trhaviny vykazujú D v rozmedzí 2 000 - 5 000 m/s, vojenské 6 000 - 9000 m/s. Pre porovnanie je detonačná rýchlosť 8 000 m/s približne 24krát vyššia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu za bežného atmosférického tlaku.
Hustota výbušniny (h)
je totožná s klasickou fyzikálnou vlastnosťou hustota udávanú v g/cm3. Jej hodnota je závislá na konečnom spracovaní danej výbušniny a pri rovnakej chemickej látke sa môže líšiť podľe toho, či sa jedná o voľne sypané kryštály, liatu substanciu alebo lisovaný materiál.
Hustota výbušniny veľmi významne rozhoduje o priebehu výbuchu. Pri prekročení hustoty materiálu nad určitú hranicu dochádza u niektorých výbušnín k poruchám detonácie a výbušnina exploduje len čiastočne alebo vôbec nie.
Brizancia (trieštivosť) ( :
je definovaná ako súčin detonačnej rýchlosti (D) v km/s, hustoty výbušniny (h) v g/cm3 a energie výbuchu (E) v kcal/kg (teda v starých, už nepoužívaných jednotkách energie, prevod do sústavy SI je ale triviálny).
B = D.h.E
Vzhľadom k tomu, že určenie všetkých uvedených veličín býva zaťažené určitou chybou, ktorá se prejaví v značnej nepresnosti hodnoty B, uskutočnovali sa v praxi pre určovánie brizancie trhavín praktické skúšky.
Základnou zkúškou brizancie je skúška brizancie podľa Hessa, ktorá spočívala v meraní deformácie olovených valčekov definovanej veľkosti výbuchom 50 g skúmanej trhaviny v presne určenom priestorovom usporiadaním. Porovnanie výsledkov týchto zkúšok pre jednotlivé trhaviny poskytlo presnejšie určenie ich brizancie než vyššie uvedený teoretický výpočet.
KTO SA CHCE DOZVEDIET VIAC NECH IDE NA :
» sk.wikipedia.org/wiki/Výbušnin...
Blog
Komentuj
4 komenty k blogu
1
issabella
13. 10.októbra 2007 10:56
tak toto bolo nieco pre mna!
Napíš svoj komentár