CAPITOLUL 1 INTRODUCERE ŞI DEFINIŢII

Materialele explozive, ca de exemplu: explozivii de iniţiere, explozivii brizanţi, pulberile, propergolii şi compoziţiile pirotehnice, sunt utilizate în sistemele de armament pentru a realiza o varietate mare de funcţiuni. Ele furnizează energia necesară pentru solicitarea unei ţinte date şi obţinerea efectului terminal dorit.

Datorită structurii chimice şi conţinutului lor ridicat de energie, aceste materiale sunt sensibile şi pot fi iniţiate de stimuli exteriori cum ar fi: frecarea, impactul, şocul şi descărcările electrostatice. Toţi aceşti stimuli trebuie să fie luaţi în considerare în procesul de proiectare-cercetare şi mai târziu la fabricare, transport, depozitare precum şi în utilizarea operaţională sau la antrenamente.

Materialele explozive, denumite în limbajul uzual materii explozive, explozivi sau substanţe explozive, reprezintă o familie de produse chimice (organice şi anorganice) care, stimulate din exterior cu o cantitate de energie mai mare decât energia de activare, se transformă - din starea iniţială care este în general solidă - în produşi gazoşi (fază omogenă - numai produşi gazoşi - fază eterogenă - produşi gazoşi şi produşi solizi sau lichizi) - cu o mare degajare de căldură, în timp scurt şi cu apariţia unei creşteri bruşte de presiune şi temperatură. Transformarea explozivă are la bază reacţii chimice de descompunere sau oxido-reducere.

O reacţie chimică prezintă caracter exploziv dacă: a) are loc sub acţiunea unui impuls iniţial, manifestat sub formă de impact, frecare,

înţepare, percuţie, căldură, flacără, scântei, undă de şoc, etc.: b) se desfăşoară cu o mare rapiditate: c) se degajă o mare cantitate de căldură, adică reacţia este puternic exotermă: d) produşii rezultaţi sunt gazoşi (există situaţii în care, funcţie de destinaţia ansamblului pirotehnic, volumul de gaze rezultate este mic): e) prezintă capacitate de a se autopropaga în toată masa de substanţă.

1.1 Clasificarea matrialelor explozive Substanţele explozive se pot clasifica după:

- destinaţie: - grupa funcţională: - mod de transformare explozivă; - nivel de risc.

1.1.1 Clasificarea după destinaţie, materialele explozive se clasifică schemei din figura 1.1.

Explozivii primari şi secundari au ca modalitate specifică de transformare explozivă - detonaţia - ce se propagă cu viteze ce depăşesc 1000 m/s. Detonaţia reprezintă suportul de transformare a energiei în lucru mecanic (propulsie, spargere, rupere, deformare sau distrugere).

Explozivii primari se utilizează la amorsarea celorlalţi explozivi deoarece iniţierea lor necesită energii de activare mici. Forma lor specifică de transformare explozivă este detonaţia. În amestecuri ce conţin şi alte substanţe (oxidanţi, carburanţi, lianţi, flegmatizatori), a căror proporţie depăşeşte 50% din masa totală, pot iniţia şi substanţe explozive a căror formă specifică de transformare o reprezintă deflagraţia sau combustia. Sunt utilizaţi la fabricarea mijloacelor de iniţiere. Explozivii secundari sau brizanţi, în stare pură sau în amestec cu alte substanţe explozive sau neexplozive, se întrebuinţează la încărcarea tuturor tipurilor de muniţie -(proiectile, bombe, grenade, mine, componente de luptă), la realizarea fitilelor detonante, ori ca încărcături explozive utilizate la lucrări de puşcare, afânare, derocare ş.a., în unele tehnologii neconvenţionale (placare, ambutisare, ştanţare, mandrinare, durificare) etc.

Între cele două tipuri prezentate, nu se poate face o delimitare exactă, întrucât există unii, de exemplu pentrita sau tetrilul, care au unei proprietăţi ce îi situează între explozivii primari şi secundari sau chiar acelaşi exploziv în condiţii diferite se poate comporta ca exploziv primar sau secundar.

Pulberi şi propergoli sunt substanţele sau amestecurile de substanţe utilizate

pentru azvârlirea proiectilelor şi propulsia rachetelor sau pentru a genera gaze unor dispozitive auxiliare. Atunci când sunt aprinse, pulberile şi propergolii ard sau deflagrează pentru a produce cantităţi de gaze capabile să desfăşoare un lucru mecanic. În aplicaţiile lor este impus să nu se realizeze o tranziţie deflagraţie - detonaţie.

Pulberile şi propergolii au ca formă principală de transformare explozivă deflagraţia - combustie rapidă ce se desfăşoară de obicei fără aportul oxigenului atmosferic, cu viteze sub 200 m/s. Transmiterea reacţiei (care de obicei este de oxido-reducere, exotermă, puternic gazogenă) de la un strat la altul se face prin conductibilitate termică, dând naştere unui lucru mecanic progresiv, de propulsie sau azvârlire.

Compoziţiile pirotehnice sunt amestecuri mecanice de cel puţin trei componenţi,

oxidant, carburant, liant, ce au ca principală formă de transformare explozivă combustia, a cărei viteză variază funcţie de efectul pirotehnic pentru care au fost proiectate. Ele se întrebuinţează la iluminarea, incendierea, fumizarea, mascarea sau indicarea obiectivelor, la marcarea unor porţiuni din traiectoria proiectilelor, la imitarea unor zgomote, la realizarea cordoanelor întârzietoare şi la mult apreciatele jocuri de artificii. 1.1.2 Clasificarea după modul de transformare explozivă

a) Explozivii sau High Explosives detună, transformarea fiind cunoscută sub denumirea de detonaţie.

b) Pulberile şi propergolii, explozivi slabi, Low Explosives, eliberează energia conţinută, în urma procesului de deflagraţie.

c) Compoziţiilor pirotehnice le este specifică combustia. Între deflagraţie şi combustie nu există diferenţe fundamentale, ambele se

propagă printr-un mecanism de transfer termic la viteze subsonice, combustia având loc la presiune atmosferică. Combustia este o reacţie de oxido-reducere ce utilizează, în general şi oxigenul din aer. În cazul substanţelor explozive, oxigenul necesar desfăşurării reacţiei este furnizat de obicei de comburantul ce intră în compoziţia lor şi, deci, combustia se poate desfăşura şi în vid. Ea se propagă printr-un mecanism clasic de transfer termic, adică energia se transmite din aproape în aproape, în masa de material reactant, prin conductibilitate termică, convecţie şi radiaţie. Produşii gazoşi ce rezultă se deplasează lateral şi în sens opus celui de propagare a zonei de reacţie. Deflagraţia este o combustie rapidă care se manifestă printr-o undă de mică intensitate în produşii reacţie, ce apare în momentul în care viteza de combustie depăşeşte viteza sunetului în mediul gazos limitrof, iar pe timpul desfăşurării reacţiei viteza locală a sunetului este inferioară vitezei de reacţie. Viteza de deflagraţie depinde de compoziţia sistemului reactant, temperatura iniţială, presiune, condiţii balistice. Valoarea ei este cuprinsă între câţiva milimetri pe secundă şi câteva sute de metri pe secundă, putând fi calculată teoretic şi determinată experimental.

Detonaţia este o reacţie chimică specială, extrem de rapidă, ce se propagă prin intermediul unei unde de detonaţie - undă de şoc ce se transmite prin exploziv întreţinută de căldura de reacţie. Unda de şoc imprimă o mişcare vibratorie moleculelor de exploziv; dacă energia cedată de undă este mai mare decât energia de activare a explozivului, acesta se iniţiază şi degajă, la rândul său energie din care o parte se disipează în spaţiu, iar cealaltă întreţine reacţia. În cazul când suprafaţa zonei de reacţie este mică sau explozivul are valori mari ale sensibilităţii, trebuie luate măsuri speciale în scopul desfăşurării normale a detonaţiei. O undă de şoc reprezintă discontinuitatea parametrilor termodinamici (presiune, temperatură, densitate, entropie etc) ai mediului pe care îl parcurge. Diametrul critic, dcr, reprezintă grosimea minimă a explozivului, pentru care

detonaţia nu se mai poate autoîntreţine; are valori (pentru principalele tipuri de substanţe utilizate) cuprinse între unu şi o sută de milimetri.

Viteza de detonaţie, D, este viteza constantă de propagare a undei în materialul exploziv. Pentru un exploziv dat, ea se poate determina teoretic şi măsura prin intermediul metodelor Dautriche, electronică, optomecanică, optoelectronică şi depinde de masa volumică, având valori cuprinse între o mie şi zece mii de metri pe secundă. Confinarea reprezintă modul în care mediul înconjurător din contact cu explozivul se opune destinderii produşilor reacţiei explozive. Explozia este un fenomen caracterizat de o variaţie bruscă a presiunii şi temperaturii ce conduce la efecte distructive. Balanţa de oxigen, BOCO2, exprimă excedentul sau deficitul de oxigen, în procente, faţă

de necesarul pentru obţinerea produşilor de combustie completă şi depinde de numărul atomilor carburanţi şi comburanţi conţinuţi în moleculă, de masa moleculară. Sensibilitatea unui exploziv se poate defini ca energia minimă, de un anumit tip, necesară amorsării detonaţiei sau deflagraţiei. Flegmatizarea, termen des utilizat în activitatea practică, are sensuri diferite pentru explozivi şi combustibili speciali. Când se referă la explozivi, reprezintă o operaţie destinată diminuării sensibilităţii prin introducerea în masa lui a unui inhibitor, cu rezistenţă mecanică redusă, ce poate fi inert, (apă, parafină, stearină, etc.) sau activ, (trotil, azotat de amoniu, etc). În domeniul pulberilor şi propergolilor, prin flegmatizare se înţelege fenomenul de introducere în substanţă, doar în procesul de fabricaţie, a unor compuşi chimici cu rol de moderare a vitezei de ardere.

Sensibilitate - este termenul folosit pentru măsurarea unui anumit stimul, apt de a realiza o anumită manieră de funcţionare a unui material exploziv, conform modului de transformare pentru care a fost destinat şi proiectat.