Почему порох взрывается в замкнутом объеме и нет на открытом воздухе

[aversun]

09.11.2023 в 21:20, podlyinarod сказал:

В по-настоящему замкнутом объёме вроде очень толстостенного баллона и/или в очень существенных (тонны) количествах пороха вполне взрываются, "по-настоящему", от обычного пламени. Более того, в компактном (не трубками, а прессованный) виде любой бездымный порох в достаточном количестве "бризантно" взрывается и от достаточно мощного детонатора.

Для производства промышленных взрывов часто используют списанные бездымные пороха. Причем для повышения плотности заряжания минную камеру наполненную бездымным порохом заливают водой, при этом порох детонирует более надежно и скорость детонации может достигать 7500 м/сек.

Опыт использования пироксилиновых порохов на инженерных работах. Киев 1952.

[yatcheh]

08.11.2023 в 23:08, BP2 сказал:

А спрессованный не взорвется. Связано это с распространением взрывной волны и оптимальной скоростью звука в среде

 

Не с этим. Скорость горения пороха - это метры в секунду. Перенос энергии идет горячим газом. Скорость горения зависит от удельной поверхности заряда. 

 

Чёрный порох относится к быстрогорящим (десятки метров в секунду.), баллиститные пороха горят намного медленнее. Кроме того, у чёрного пороха высокая зависимость скорости горения от давления.

 

В баллиститах вполне можно завести детонацию. Особенно, если прессовать их со стеклянными микросферами. 

Изменено 9 Ноября, 2023 в 10:38 пользователем yatcheh

[ТоптуновПотапов]

09.11.2023 в 13:35, yatcheh сказал:

 

Не с этим. Скорость горения пороха - это метры в секунду. Перенос энергии идет горячим газом. Скорость горения зависит от удельной поверхности заряда. 

 

Чёрный порох относится к быстрогорящим (десятки метров в секунду.), баллиститные пороха горят намного медленнее. Кроме того, у чёрного пороха высокая зависимость скорости горения от давления.

 

В баллиститах вполне можно завести детонацию. Особенно, если прессовать их со стеклянными микросферами. 

это, простите, в каких марках порохов наблюдается скорость горения исчисляемая метрами в секунду?

 

Как же, тогда, ракета (двигатель) может работать сотню секунд. Там что, слой пороха несколько километров?

 

Нет, вы ошибаетесь. Как инженер по порохам и ТРТ сильно сомневаюсь, что такие скорости достижимы в принципе.  И нигде, кроме специальных средств ПРО (последний рубеж) нигде не применимо. Обачно скорость горения пороха на основе пироксилина (бездымные всех марок) составляет единицы мм/сек. Что в манометрической бомбе вырастает до нескольких сотен миллиметров в секунду, но в любом случае не метры.

 

В баллиститах завести детонация можно, но она там неусточива(я). и применять так же "легко и просто" как какой-нибудь классический гранулит на основе аммиачной селитры не получается. - полно отказов.

[yatcheh]

09.11.2023 в 17:49, ТоптуновПотапов сказал:

это, простите, в каких марках порохов наблюдается скорость горения исчисляемая метрами в секунду?

 

Как же, тогда, ракета (двигатель) может работать сотню секунд. Там что, слой пороха несколько километров?

 

Так то - ракета. А я об артиллерийских порохах. Масса порохового заряда - 5-10 кг, время выгорания - порядка сотых долей секунды. Так оно и получается - метры в секунду.

[ТоптуновПотапов]

09.11.2023 в 18:33, yatcheh сказал:

 

Так то - ракета. А я об артиллерийских порохах. Масса порохового заряда - 5-10 кг, время выгорания - порядка сотых долей секунды. Так оно и получается - метры в секунду.

не не не.

вы путаете массовую и линейную скорости горения. Ща поправим.

Чем меньше калибр ствольной системы тем меньше толщина горящего свода. Толщина горящего свода - это толщина самой тонкой части порохового элемента деленная пополам.  Уменьшение толщины горящего свода ведет к росту массовой скорости горения (грубо - больше площадь горения. Но не только). Любой порох, хоть в ракете, хоть в стволе гаубицы, хоть в стволе винтовки горит со скоростями одного порядка - несколько десятков мм/сек. Скорость газоприхода можно обеспечить увеличением площади поверхности горения. Опуская нудный вывод о связи массовой скорости горения с толщиной горящего свода и скоростью газоприхода просто приведу факт: чем меньше калибр орудия, тем меньше пороховой элемент. При сохранении одинаковой скорости горения, к примеру 100 мм/сек пороховой элемент в виде зерна с размером 500 мкм сгорит за... 0,5/100 = 0,005 сек. а если в нём сделать сквозное отверстие, то уже вдвое быстрее, не смотря на то, что габариты остались прежние.

 Длина ствола, к примеру, АК образца 1975г = 415 мм. Дульная скорость пули (на дульном срезе) 745 м/с. Значит теоретическое время полного сгорания пороховых элементов 0,415 / 745 =0,56 мсек. (на самом деле в 2 раза дольше - пуля не сразу приобретает такую скорость, а разгоняется от 0. Поэтому время ~ 1 мсек. Но на понимание не влияет, привожу гипотетический расчет) 

Допустим у нас порох со скоростью горения 100 мм/сек (это не много  и не мало, таких порохов вагон) Значит толщина горящего свода для порохового элемента = 100*0,00056 = 0,056 мм.  достаточно сделать пороховой элемент размером 1 мм  а в нем наделать 5-7 каналов и получим нужную толщину горящего свода, а отсюда и малое время горения. 

Итого при одинаковой скорости горения можно одинаково эффективно применять одни и теже пороха в разных калибрах. На фото классический семиканальный пороховой элемент от патрона 7,62х39 (автомат калашникова)

 

Для какой-нибудь пушки, типа известной по репортажам ОРТ гаубицы "гиацинт-Б" длина ствола составляет 8197 мм, скорость снаряда 945 м/с.  время горения пороха в стволе = 8,197 / 945 = 8,7 мсек. Толщина горящего свода при линейной скорости 100 мм/с = 100*0,0087 = 0,87 мм. т.е. можно сделать трубку (макаронину) с толщиной стенки 1,8 - 1,9 мм. Они, собственно, так и выглядят как трубки желтого цвета (нитроцеллюлоза техническая - желтая)

 

Так же необходимо помнить, что в ствольных системах давление газов составляет тысячи атмосфер, а в ракетной технике (твердое топливо) на уровне 70-100 атмосфер (в среднем) Скорость горения зависит от внешнего давления и представляет собой, в традиционном представлении, прямую линию - зависимость от давления линейная. поэтому даже взяв один и тот же порох можем получить в 5-10 раз отличающуюся скорость для пушки и ракеты.

Изменено 9 Ноября, 2023 в 16:47 пользователем ТоптуновПотапов

[yatcheh]

09.11.2023 в 19:41, ТоптуновПотапов сказал:

не не не.

вы путаете массовую и линейную скорости горения. Ща поправим.

Чем меньше калибр ствольной системы тем меньше толщина горящего свода. Толщина горящего свода - это толщина самой тонкой части порохового элемента деленная пополам.  Уменьшение толщины горящего свода ведет к росту массовой скорости горения (грубо - больше площадь горения. Но не только). Любой порох, хоть в ракете, хоть в стволе гаубицы, хоть в стволе винтовки горит со скоростями одного порядка - несколько десятков мм/сек. Скорость газоприхода можно обеспечить увеличением площади поверхности горения. Опуская нудный вывод о связи массовой скорости горения с толщиной горящего свода и скоростью газоприхода просто приведу факт: чем меньше калибр орудия, тем меньше пороховой элемент. При сохранении одинаковой скорости горения, к примеру 100 мм/сек пороховой элемент в виде зерна с размером 500 мкм сгорит за... 0,5/100 = 0,005 сек. а если в нём сделать сквозное отверстие, то уже вдвое быстрее, не смотря на то, что габариты остались прежние.

 Длина ствола, к примеру, АК образца 1975г = 415 мм. Дульная скорость пули (на дульном срезе) 745 м/с. Значит теоретическое время полного сгорания пороховых элементов 0,415 / 745 =0,56 мсек. 

Допустим у нас порох со скоростью горения 100 мм/сек (это не много  и не мало, таких порохов вагон) Значит толщина горящего свода для порохового элемента = 100*0,00056 = 0,056 мм.  достаточно сделать пороховой элемент размером 1 мм  а в нем наделать 5-7 каналов и получим нужную толщину горящего свода, а отсюда и малое время горения. 

Итого при одинаковой скорости горения можно одинаково эффективно применять одни и теже пороха в разных калибрах. На фото классический семиканальный пороховой элемент от патрона 7,62х39 (автомат калашникова)

 

Для какой-нибудь пушки, типа известной по репортажам ОРТ гаубицы "гиацинт-Б" длина ствола составляет 8197 мм, скорость снаряда 945 м/с.  время горения пороха в стволе = 8,197 / 945 = 8,7 мсек. Толщина горящего свода при линейной скорости 100 мм/с = 100*0,0087 = 0,87 мм. т.е. можно сделать трубку (макаронину) с толщиной стенки 1,8 - 1,9 мм. Они, собственно, так и выглядят как трубки желтого цвета (нитроцеллюлоза техническая - желтая)

 

Так же необходимо помнить, что в ствольных системах давление газов составляет тысячи атмосфер, а в ракетной технике (твердое топливо) на уровне 70-100 атмосфер (в среднем) Скорость горения зависит от внешнего давления и представляет собой, в традиционном представлении, прямую линию - зависимость от давления линейная. поэтому даже взяв один и тот же порох можем получить в 5-10 раз отличающуюся скорость для пушки и ракеты.

 

Убедительно, ничего не скажешь 

Изменено 9 Ноября, 2023 в 16:52 пользователем yatcheh

[Shizuma Eiku]

В 09.11.2023 в 01:26, koliakrasnoff сказал:

А почему тротил и нитроглицерин взрываются от удара? Во фронте волны высокая температура?

Энергии удара достаточно для начала реакции разложения (смеси/ вещества) которая будет иметь характер взрыва. Однако, не нужно представлять это так что тротил взрывается от удара молотком, устойчивость тротила к удару в несколько раз выше чем у пороховой мякоти, а ее вообще почти невозможно воспламенить ударами молотком.

В 09.11.2023 в 01:09, aversun сказал:

В пороховой мине ногу отрывает волна высокого давления

...которая образовалась в результате взрыва, но не горения пороха.

Изменено 9 Ноября, 2023 в 17:19 пользователем Shizuma Eiku

[chemister2010]

Мне интересно, почему все думают, что с ростом давления скорость разложения ВВ увеличивается?

[yatcheh]

09.11.2023 в 21:11, chemister2010 сказал:

Мне интересно, почему все думают, что с ростом давления скорость разложения ВВ увеличивается?

 

А кто так думает? Речь вроде шла о горении пороха, а скорость его действительно зависит от давления. Но за это ответственна газодинамика, а не химия. 

[podlyinarod]

09.11.2023 в 21:11, chemister2010 сказал:

почему все думают, что с ростом давления скорость разложения ВВ увеличивается?

В изотермических условиях - не увеличивается, но температура от давления зависит мало, а на интенсивность теплопереноса на твердую (несгоревшую) фазу влияет в основном давление, поэтому я для упрощения написал про зависимость только от давления. Так-то конечно, зависит и от Т, при стрельбе приходится брать поправки на исходную температуру заряда.

 

09.11.2023 в 19:41, ТоптуновПотапов сказал:

Скорость горения зависит от внешнего давления и представляет собой, в традиционном представлении, прямую линию - зависимость от давления линейная

Па-азвольте нэ сагласитися, таварисч! Степенная функция там, аднака!

Цитата

Скорость горения П. U увеличивается с повышением давления р окружающего газа и т-ры заряда Т₀ по ур-нию: U = Bp^v(l — АТ₀), где А, B и v эмпирич. постоянные, зависящие от состава П. В ракетной камере с рабочим давлением ~ 10 МПа скорость горения П. составляет 1 см/с, в ствольных системах с рабочим давлением 100-1000 МПа-10-100 см/с

http://www.cnshb.ru/AKDiL/0048/base/RP/540005.shtm

 

Изменено 9 Ноября, 2023 в 19:05 пользователем podlyinarod