Б) Внутреннее (вязкостное) трение

 

Явление внутреннего трения в газах, жидкостях и пластичных веществах связано с возникновением сил трения между соседними слоями вещества, которые перемещаются параллельно друг другу с различными по величине скоростями. Этот механизм может реализоваться при быстром истечении ВВ через узкие зазоры между поверхностями или через узкие фильеры в процессе ударного воздействия. Причиной внутреннего трения является перенос молекулами количества движения из одного слоя в другой.

Удельное количество тепла или удельную мощность тепловыделения при вязком разогреве можно определить по формуле

где η [Па∙с]- динамическая вязкость или коэффициент внутреннего трения;

градиент скорости движения слоев в направлении перпендикулярном движению

Коэффициент η зависит от агрегатного состояния вещества (для жидкости его величина меньше, чем для пластичных веществ) и ряда других факторов, из которых важнейшими являются температура (с повышением температуры η уменьшается) и давление (с повышением давления η увеличивается).

Вязкий разогрев за счет внутреннего трения характерен для ВВ, способных к течению при приложении или снятии нагрузки. Это жидкие, пастообразные или высокопластичные ВВ с низкой температурой плавления (<330° К), а также баллиститные пороха и твердые топлива, содержащие каучукоподобные связки. Типичные БВВ (тротил, гексоген, тэн, тетрил, октоген) испытывают хрупкое прочностное разрушение, которое при достаточных энергиях удара сопровождается взрывом. Однако пластические свойства присущи и кристаллическим ВВ, для которых выполняется отношение Т > 0,9 Тпл, где Т(К) - температура ВВ и Тпл(К) - температура плавления ВВ.

Из этого следует, что ВВ, нагретое в локальном очаге, за счет внешнего трения до Т ≈0,9 Тпл в дальнейшем может нагреваться уже за счет внутреннего трения.

Так как плавление вещества процесс эндотермический и требует затрат энергии, то температура локального очага должна быть ограничена Тпл ВВ. Из этого следует, что для возбуждения взрыва при механических воздействиях необходимо давление как для деформации заряда ВВ, так и для повышения Тпл ВВ до Ткр очага.

Однако теоретический анализ данного вопроса, проведенный А.П.Амосовым, показывает, что Тпл является границей разогрева лишь для веществ, имеющих высокий коэффициент теплопроводности и малую вязкость в расплавленном состоянии. Дальнейшее повышение температуры жидкой прослойки, образовавшейся при плавлении ВВ до Ткр. оказывается возможным по механизму вязкого разогрева.

В данном случае, как это было показано выше, существенным является градиент скорости движения жидкой прослойки. На этом основании делается следующий вывод: для возбуждения взрыва при механических воздействиях давление необходимо как для деформации заряда, которая приводит по какому-либо механизму к появлению в ВВ локальных очагов, так и для распространения взрывчатого превращения из очага (с давлением повышается скорость горения ВВ).