artem
Пользователь №222
Страна: россия
Сообщений: 986
1/20729 – ОДС-ТБС-enhanced blast explosives” -сходство и различия. Подраздел: ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Повод для топика – статья dfdf по поводу ОДС.
Пара слов о развитии концепции.
Расцвет ОДС в классическом 2х-тактном виде прошел в 60-70годы, пионерами в этом деле были янки. Очень быстро выяснилось, что область применения их довольно узка. Так, американцы во Вьетнаме использовали их в основном для расчистки джунглей – например, для посадки вертолетов. Предлагались они также для разминирования и демаскировки позиций противника (срыв листвы, маскировочных сеток и т.п.) Более-менее эффективны ОДС оказалось также против легких строений и конструкций, а/м, против живой силы – в условиях плотной городской застройки, в замкнутом или полузамкнутом пространстве (внутри зданий, в тоннелях, бункерах и т.п.). По живой силе использовались американцами в Ливане в 80х и Афганистане, нашими – в Афганистане и Чечне (обычно в труднодоступной для тяжелой артиллерии местности супротив ДОТов и т.п. укреплений при подходящем рельефе местности –например, в ущельях). В частности, обвинения СССР в применении химического оружия в Афганистане связаны со случаями, когда «духи» травились распыленным несдетонировавшим горючим.
Для распыления горючего используются как вв, так и специальные форсуночные устройства (с газогенератором или сжатым газом – в основном на тяжелых боеприпасах с массой горючего несколько тонн). Для подрыва чаще всего используется несколько инициаторов, для тяжелых зарядов масса вв достигает ~100кг, вв штатные (типа С-4 и др.). Для некоторых типов горючего возможно инициирование мощным источником излучения (например, лазером); для некоторых смесей возможен процесс «светодетонации», когда реакция распространяется не за счет ударной волны или диффузии(в т.ч. турбулентной), а за счет излучения.
Типичные горючие, используемые в одс –окись пропилена, изопропилнитрат, бутилнитрит, метилацетиленовая фракция, их смеси с алканами С3-С6, алюминий.
В 70-80е в СССР наметилось новое направление – более простые, надежные и универсальные однотактные ТБС(«термобарические» заряды), в которых подрыв и инициирование производится одним зарядом. Наиболее распространенные ТБС содержат изопропилнитрат, металлический порошок и др. Инициируются довольно мощным промежуточным зарядом обычного вв.Благодаря простоте устройства ТБС могут быть сравнительно малы, типичный пример –термобарический выстрел к РПО-А «Шмель». Вплоть до настоящего времени в этой области ведутся интенсивные работы.
В 90-е американцы в связи с тем, что по изопропилнитрат не вписывается в концепцию малоуязвимых боеприпасов (летуч, может протекать и т.п.), в качестве замены ТБС для поражения заглубленных и легкобронированных целей выдвинули концепцию “enhanced blast explosives”- вв с высоким содержанием горючего, которое должно догорать на воздухе, давая в замкнутом объеме высокие значения избыточного давления.
В линии ОДС-ТБС-“enhanced blast explosives” удельная теплота сгорания падает, но при этом растет плотность и фугасное действие в ближней зоне (в итоге при заданных габаритах эффективность растет). Последний тип (и часть ТБС-составов) может давать еще и неплохое осколочное действие.
Принципы работы:
ВСЕ эти боеприпасы имеют в основе одну идею – использование кислорода воздуха в процессе взрыва. Это, как несложно заметить, дает возможность ощутимо «сэкономить» на массе боеприпаса, т.к. калорийность горения горючего в воздухе (20-120МДж/кг) слегка выше теплоты взрыва взрывчатых систем с окислителем (2-25МДж/кг), т.е. в 5-10раз больше.
Для того, чтобы энергия окисления хотя бы частично перешла в ударную волну, нужно, чтобы оно завершилось за время порядка ~2R/c (R-размер облака, с-скорость звука), в противном случае большая часть энергии останется в виде тепла.
Для 2х тактных систем, в которых инициируется подготовленная смесь, это – время, за которое должны пройти воспламенение и окисление. Для детонирующей смеси, в которой время распространения по определению сильно меньше вышеуказанной величины, остается резерв времени для дожигания сравнительно крупных частиц горючего. Для случая взрывного горения фугасное действие в значительной степени определяется плотностью источников воспламенения и скоростью перехода ламинарного в турбулентное, что резко ужесточает требования к горючему. Поэтому чаще всего эффективность взрывного горения ниже, хотя при «правильной» работе фугасное действие у них мало отличается.
Для 1тактных систем возможно 3 варианта.
1)за указанное время проходит и перемешивание, и окисление;это требует очень высокой начальной скорости разлета горючего.
2)состав горючего подбирается таким образом, чтобы интенсивное горение начиналось в момент образования воздушной смеси, т.е. фактически имеем случай 2хтактной ОДС, где вместо внешнего инициатора используется пирофорное горючее с задержкой самовоспламенения. (в 60-70х предлагались смеси типа р-ра алкилалюминия в бензине, которые самовоспламенялись после распыления и частичного испарения последнего).
3)использование геометрии; например, в замкнутом или загроможденном пространстве отраженные ударные волны и взаимодействие газовых потоков с препятствиями интенсифицируют перемешивание горючего с воздухом, и в же время затруднена разгрузка и охлаждение смеси. Это приводит к эффективному и быстрому догоранию горючего и высокому квазистатическому давлению, сравнимому с давлением в облаке ОДС.
В ТБС в основном работает вариант 2 (хотя в ряде случаев также и 1,3), для боеприпасов с догоранием (“enhanced blast explosives”) – 1 и 3. По эффективности: для 1го варианта в экспериментах в самой удачной постановке получается не более ~30% от теории (тр.эквив не более 1…2). Для варианта 2 ударная волна состоит из двух импульсов – первичного (соответствует ~5-10% всей энергии) и вторичного (основного), по энергии несколько меньше чем у среднего одс – из-за более плохого перемешивания и отличий в составе горючего.»В целом» тротиловый эквивалент ТБС ~3-4.
В третьем варианте в идеальной постановке (бункер определенного размера) квазистатическое давление составляет >90% теоретического; в полузамкнутом объеме – варьируется в широких пределах. Поэтому тротиловый эквивалент колеблется от 1-2(взрыв собственно ВВ) до 4-5(полное догорание продуктов).
Если сравнить с ОДС, то там в идеально подготовленной смеси калорийность может быть в 11-12 выше теплоты взрыва, с учетом низкой плотности смеси тротиловый эквивалент по ударной волне составит 5…8. Реальные смеси несколько менее калорийны (в ~1.2-1.5раза), и для свободного облака часть смеси переобогащена, а часть слишком разбавлена, что приводит к неполному сгоранию (коэффициент использования горючего не более 0.7-0.8). Итого тротиловый эквивалент реального ОДС ~2.5…5 на открытом пространстве, в закрытом – до 7.
Для сравнения: для используемых штатных фугасных ВВ эта величина составляет ~2.