Возбуждение и распространение взрывных превращений в зарядах взрывчатых веществ

И.Ф. Кобылкин,  В.В. Селиванов

Возбуждение и распространение 

взрывных превращений

в зарядах взрывчатых веществ

УДК 532.5, 539.5
ББК 2454
 
К55

Рецензенты:

первый вице-президент − главный ученый секретарь РАРАН, 

д-р техн. наук, профессор А.А. Каллистов;

зав. кафедрой «Молекулярная физика» Московского государственного

университета им. М.В. Ломоносова д-р физ.-мат. наук, профессор Н.Н. Сысоев

Кобылкин, И. Ф.

К55  
Возбуждение и распространение взрывных превращений в зарядах 

взрывчатых веществ / И. Ф. Кобылкин, В. В. Селиванов. — Москва : 
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 354, [6] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-4007-8

Изложены результаты исследований процессов возбуждения и распространения 
взрывных превращений в зарядах взрывчатых веществ и пороховых зарядах, 
возникающих при интенсивных локальных воздействиях металлических 
кумулятивных струй и высокоскоростных ударников, в том числе и формируемых 
взрывом. Основное внимание уделяется  установлению механизмов, закономерностей 
и критериев возбуждения и распространения в зарядах взрывчатых 
веществ, заключенных в оболочки, и пороховых зарядах, составленных 
из артиллерийских порохов, необходимых режимов взрывного превращения, 
позволяющих, с одной стороны, обеспечить их надежное возбуждение и распространение 
при штатном функционировании, а с другой – предотвращение 
или снижение их интенсивности при незапланированных видах воздействия.

Предложен и обоснован метод взрывного разминирования оболочечных 

взрывных устройств без возбуждения детонации в их снаряжении с помощью 
малогабаритных кумулятивных зарядов.

Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся 
в области исследования физики горения и взрыва, теории взрывчатых 
веществ и прикладных вопросов безопасного применения взрывчатых веществ 
и порохов.

УДК 532.5, 539.5
ББК 2454

 
© Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., 2015

 
© Оформление. Издательство 

ISBN 978-5-7038-4007-8 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015

Оглавление

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    7

Глава 1. Физические основы анализа процесса распространения ударных 

волн в неоднородных реагирующих средах   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   12

1.1. Термодинамическое описание реагирующей среды   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   12

1.1.1. Взаимосвязь между давлением и объемом в реагирующей среде . . . . . .   12
1.1.2. О возможности протекания твердофазной детонации в конденсированных 
взрывчатых веществах  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   14

1.2. Эволюция ударных волн в реагирующих средах. Влияние кривизны фронта 

ударной волны   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   17

1.3. Кинетика разложения взрывчатых веществ в ударных волнах  . . . . . . . . . . . . .   23

1.3.1. Теоретический подход к построению кинетических уравнений  . . . . . . .   24
1.3.2. Построение кинетических уравнений с использованием экспериментальных 
данных   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   28

1.4. Поведение зарядов взрывчатых веществ под действием слабых ударных 

волн   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   34
1.4.1. Критические условия возбуждения низкопорядковых взрывных 

процессов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   35

1.4.2. Кинетика разложения зарядов взрывчатых веществ в слабых ударных 

волнах   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   42

1.5. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов при динамическом деформировании 
зарядов взрывчатых веществ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   48

1.6. Критические условия возбуждения детонации  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   54
1.7. Поведение зарядов взрывчатых веществ при последовательном нагружении 

их несколькими ударными волнами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   59

Глава 2. Критические условия распространения стационарных детонационных 
волн в зарядах конденсированных взрывчатых веществ   . . . . .  74

2.1. Теории критического диаметра детонации неоднородных зарядов взрыв- 

чатых веществ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   74
2.1.1. Неидеальная детонация неоднородных зарядов взрывчатых веществ  . . .   74
2.1.2. Критический диаметр стационарной детонации неоднородных зарядов 
конденсированных взрывчатых веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   76

2.2. Влияние оболочки на величину критического диаметра детонации   . . . . . . . .   85

2.2.1. Влияние оболочки на величину критического диаметра заряда взрывчатого 
вещества. Скорость детонации больше скорости звука в материале 
оболочки  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   86

2.2.2. Влияние оболочки на величину критического диаметра заряда взрывчатого 
вещества. Скорость детонации меньше скорости звука в материале 
оболочки  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   90

2.3. Предел распространения детонации в тонких слоях взрывчатых веществ  . . .   93
2.4. Распространение детонационных волн в зарядах взрывчатых веществ 

с угловыми границами. Дифракция детонационных волн  . . . . . . . . . . . . . . . . .   98

2.5. Примеры практического применения теории критического диаметра . . . . . . .  102

2.5.1. Критический диаметр малочувствительных взрывчатых составов . . . . .  102
2.5.2. Критический диаметр детонации зарядов промышленных взрывчатых 

веществ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  109

2.6. Взаимосвязь критических диаметров зарядов взрывчатых веществ с характеристиками 
их ударно-волновой чувствительности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  116

2.7. Распространение детонации в зарядах взрывчатых веществ конечного 

диаметра   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  120
2.7.1. Зависимость скорости детонации от диаметра заряда взрывчатого 

вещества   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  120

2.7.2. Уравнение формы фронта неидеальной детонационной волны и структура 
течения в зоне химической реакции   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  122

Глава 3. Механизмы и критерии возбуждения взрывных процессов в зарядах 
взрывчатых веществ при воздействии кумулятивных струй   141

3.1. Общая характеристика проблемы. Классификация схем воздействия кумулятивных 
струй на заряды взрывчатых веществ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  141

3.2. Схемы и методы экспериментального исследования и используемые кумулятивные 
заряды  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  144

3.3. Феноменологическая классификация режимов ответной реакции зарядов 

взрывчатых веществ на воздействие кумулятивных струй  . . . . . . . . . . . . . . . .  148

3.4. Механизмы возбуждения детонации в открытых зарядах взрывчатых 

веществ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  156
3.4.1. Анализ особенностей нагружения зарядов взрывчатых веществ и возбуждения 
детонации в них при воздействии кумулятивных струй. . . . .  156

3.4.2. Критерии возбуждения детонации в открытых зарядах взрывчатых ве-

ществ на начальной ударно-волновой стадии  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  160

3.4.3. Влияние формы головной части и угла воздействия кумулятивных 

струй на инициирование детонации в зарядах взрывчатых веществ  . . .  163

3.5. Возбуждение детонации на стадии сверхзвукового установившегося проникания 
кумулятивной струи в заряд взрывчатого вещества. Способы реализации   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
168
3.5.1. Особенности возбуждения детонации в заряде взрывчатого вещества 

при его экранировании плотной сжимаемой преградой   . . . . . . . . . . . . .  168

3.5.2. Энергетический критерий возбуждения детонации на стадии сверхзвукового 
установившегося проникания кумулятивных струй в заряд 
взрывчатого вещества   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  176

3.5.3. Экспериментальное определение критического уровня воздействия кумулятивных 
струй на заряды взрывчатых веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . .  179

3.5.4. Влияние плотности зарядов термостойких взрывчатых веществ на их 

чувствительность к воздействию кумулятивных струй  . . . . . . . . . . . . . .  182

3.5.5. Управление инициирующей способностью. Способы переноса точки

инициирования  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  185

3.6. Теоретический анализ процесса возбуждения детонации на стадии установившегося 
сверхзвукового проникания кумулятивных струй в заряд взрывчатого 
вещества   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  188
3.6.1. Характеристики баллистических ударных волн, образующихся при 

сверхзвуковом проникании кумулятивных струй в заряд взрывчатого 
вещества   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  188

Оглавление

3.6.2. Дифференциальное уравнение эволюции головной баллистической 

ударной волны   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  190

3.6.3. Результаты количественного анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  193
3.6.4. Численное моделирование процесса проникания кумулятивной струи 

в заряд взрывчатого вещества, заключенный в оболочку  . . . . . . . . . . . .  196

3.7. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов при проникании кумулятивных 
струй в заряды взрывчатых веществ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  200

Глава 4. Возбуждение взрывных процессов в пороховых зарядах при воздействии 
кумулятивных струй   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  208

4.1. Общая характеристика процессов, сопровождающих воздействие на поро-

ховые заряды кумулятивных струй и компактных ударников. . . . . . . . . . . . . .  208

4.2. Детонационные характеристики артиллерийских порохов  . . . . . . . . . . . . . . . .  210
4.3. Ударно-волновая чувствительность артиллерийских порохов  . . . . . . . . . . . . .  213
4.4. Поведение пороховых зарядов при динамическом уплотнении  . . . . . . . . . . . .  215
4.5. Возбуждение взрывных процессов в пороховых зарядах при воздействии ку-

мулятивных струй. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  219

Глава 5. Возбуждение взрывных процессов в зарядах взрывчатых веществ, 

заключенных в оболочки, при воздействии высокоскоростных 
компактных ударников   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  227

5.1. Общая характеристика ответных реакций зарядов взрывчатых веществ, за-

ключенных в оболочки, на воздействие высокоскоростных компактных 
ударников   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  227

5.2. Построение энергетического критерия возбуждения детонации в экраниро-

ванных зарядах взрывчатых веществ при воздействии высокоскоростных 
ударников   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  228

5.3. Возбуждение взрывных процессов в оболочечных взрывных устройствах при 

воздействии высокоскоростных ударников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  234

5.4. Экспериментальное исследование возбуждения взрывных процессов в за-

рядах взрывчатых веществ, заключенных в оболочку, при контролируемом 
проникающем ударе  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  240

Глава 6. Возбуждение детонации в экранированных тонких слоях взрывча-

тых веществ при воздействии кумулятивных струй и компактных 
ударников   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  250

6.1. Возбуждение детонации в экранированных тонких слоях взрывчатых веществ 

при воздействии кумулятивных струй  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  250
6.1.1. Особенности возбуждения детонации в тонких слоях взрывчатых ве-

ществ, экранированных легким сжимаемым материалом  . . . . . . . . . . . .  251

6.1.2. Особенности возбуждения детонации в тонких слоях взрывчатых ве-

ществ, экранированных металлическими пластинами . . . . . . . . . . . . . . .  253

6.1.3. Теоретический анализ процессов возбуждения детонации в элементах 

динамической защиты при воздействии кумулятивных струй  . . . . . . . .  257

6.2. Возбуждение детонации в тонких слоях взрывчатых веществ, размещенных 

между металлическими пластинами, при воздействии высокоскоростных 
компактных ударников   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  265

6.3. Исследования инициирования детонации в экранированных тонких слоях 

взрывчатых веществ при воздействии формируемых взрывом ударников  . . .  275

Оглавление

Глава 7. Взрывное разминирование взрывных устройств без возбуждения 

детонации в их снаряжении   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  282

7.1. Общая характеристика проблемы разминирования. Классификация методов 

обезвреживания единичных взрывных устройств. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  282

7.2. Экспериментальное исследование возбуждения низкопорядковых взрывных 

превращений в зарядах взрывчатых веществ, заключенных в оболочки, при 
взрывном и ударном воздействиях  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  288
7.2.1. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов при контактном 

взрыве заряда взрывчатого вещества  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  288

7.2.2. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов при неконтактном 

взрыве заряда взрывчатого вещества  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  291

7.2.3. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов при высокоскоростном 
ударе  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  296

7.3. Возбуждение низкопорядковых взрывных процессов в зарядах взрывчатых

веществ, заключенных в оболочки, при воздействии кумулятивных струй. . .  299

7.4. Лабораторные испытания взрывной технологии разминирования при воздействии 
кумулятивных струй на макеты мин, установленные в грунт. . . . . . . . .  304

7.5. Экспериментальное исследование разрушения прочных стальных оболочек, 

наполненных взрывчатыми веществами, при их пробитии кумулятивными 
струями. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  309

7.6. Анализ процесса горения заряда взрывчатого вещества, заключенного 

в прочную деформируемую оболочку, после его пробития кумулятивной 
струей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  315

Глава 8. Разработка и испытание кумулятивного устройства разминирования   . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  329

8.1. Анализ компоновки кумулятивного заряда-ликвидатора, предназначенного 

для уничтожения взрывных устройств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  329

8.2. Инженерная методика выбора компоновочных и конструктивных харак-

теристик кумулятивных устройств для бездетонационного разминирования 
взрывных устройств  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  335

8.3. Полигонные испытания взрывной технологии разминирования с помощью 

кумулятивных зарядов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  343

8.4. Полигонные испытания кумулятивного устройства бездетонационного раз-

рушения мин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  348

Оглавление

Предисловие

Заряды взрывчатых веществ и пороховые заряды являются основными 

источниками энергии для различных взрывных технологий в сфере освоения 
новых горнорудных и нефтегазовых месторождений и их дальнейшей про-
мышленной эксплуатации, а также для изготовления широкой номенклатуры 
обычных боеприпасов самого различного назначения. В процессе изготовле-
ния, транспортировки, хранения и использования эти заряды могут подвер-
гаться различным штатным и нештатным воздействиям, что, с одной стороны, 
должно обеспечивать их надежное проектное функционирование, а с другой − 
позволять прогнозировать режимы взрывных превращений и их последствия 
с целью либо предотвращения несанкционированных воздействий, либо ми-
нимизации возможного ущерба. Особенно важным в гражданской сфере яв-
ляется практическое приложение, связанное с предотвращением незаплани-
рованных взрывных превращений с катастрофическими последствиями для 
объектов логистических систем, осуществляющих транспортировку и хране-
ние различных изделий, имеющих в своем составе пороха и взрывчатые ве-
щества. Кроме того, огромное значение имеет практика гуманитарного раз-
минирования районов локальных и региональных конфликтов и уничтожения 
самодельных террористических взрывных устройств, что требует разработки 
технологий бездетонационного уничтожения, исключающих губительное воз-
действие взрыва на окружающую среду и неприемлемые разрушения транс-
портной и промышленной инфраструктуры, зданий и сооружений.

Неоспоримая важность решения указанных выше проблем вызвала в по-

следние два десятилетия поток открытой информации в известных акаде-
мических («Химическая физика», «Физика горения и взрыва», «Прикладная 
механика и техническая физика» и др.) и отраслевых («Вопросы оборонной 
техники», «Известия РАРАН», «Оборонная техника») журналах, многочис-
ленных монографиях и сборниках трудов отечественных и международных 
симпозиумов по детонации, горению, взрыву, баллистике, ударным волнам 
в конденсированных средах. Результаты экспериментальных и теоретиче-
ских исследований, изложенные в перечисленных изданиях, посвящены из-
учению:

процессов возбуждения и распространения взрывных превращений в за-

рядах взрывчатых веществ (ВВ) и пороховых зарядах, возникающих при ин-
тенсивных локальных воздействиях кумулятивных струй (КС) и компактных 
ударников;

механизмов, закономерностей и критериев возбуждения и распростране-

ния в порохах и ВВ различных режимов взрывного превращения (в том числе 
низкопорядковых);

процессов возбуждения детонации в экранированных тонких слоях ВВ 

при воздействии кумулятивных струй, компактных ударников и формируемых 
взрывом ударников.

Предисловие

В то же время системный анализ указанных взаимосвязанных физических 

явлений в значительной степени сдерживается отсутствием методически струк-
турированного описания результатов экспериментальных и теоретических ис-
следований. Предлагаемая читателям монография призвана восполнить этот 
пробел и является попыткой дать целостную и систематизированную картину 
процессов возбуждения и распространения взрывных превращений в зарядах 
ВВ и пороховых зарядах, возникающих при интенсивных локальных воздей-
ствиях металлических кумулятивных струй и высокоскоростных ударников, 
в том числе и формируемых взрывом. В ней с достаточной полнотой изложе-
ны механизмы, закономерности и критерии возбуждения и распространения 
в зарядах ВВ и пороховых зарядах необходимых режимов взрывного превра-
щения, позволяющих, с одной стороны, обеспечить их надежное возбуждение 
и распространение при штатном функционировании и, с другой − предотвра-
тить или снизить их интенсивность при незапланированных наиболее опасных 
и распространенных видах воздействия.

Монография написана с учетом результатов исследований, изложенных 

в многочисленных открытых публикациях в отечественной и зарубежной пе-
чати, на основе систематизированных данных сотен собственных эксперимен-
тов, знаний и опыта авторов, которыми они сочли возможным поделиться с чи-
тателями. Все приведенные в книге исследования были выполнены в МГТУ 
им. Н.Э. Баумана в 1978–2012 гг.

Книга состоит из 8 глав. Первая глава написана совместно И.Ф. Кобылкиным 

и В.В. Селивановым, вторая – шестая главы написаны И.Ф. Кобылкиным, 
седьмая и восьмая главы – совместно И.Ф. Кобылкиным и В.В. Селивановым.

Первая глава посвящена изложению физических основ анализа распро-

странения ударных волн в неоднородных реагирующих средах, типичными 
представителями которых являются заряды ВВ и пороховые заряды. Получено 
дифференциальное уравнение, описывающее эволюцию искривленных удар-
ных волн в конденсированных реагирующих средах, рассмотрен расчетно-
теоретический метод извлечения кинетической информации из данных удар-
но-волновых экспериментов и данных по ударно-волновой чувствительности 
зарядов ВВ. Приведены результаты экспериментального исследования возбуждения 
низкопорядковых взрывных процессов в зарядах ВВ под действием 
слабых ударных волн, в том числе и результаты исследования их ударно-волновой 
десенсибилизации.

Вторая глава содержит полное изложение количественной теории 

критического диаметра детонации неоднородных ВВ, разработанной 
И.Ф. Кобылкиным. Основные положения этой теории были изложены автором 
в коллективной монографии «Физика взрыва», вышедшей в 2002 г. и переизданной 
в 2004 г. (ФИЗМАТЛИТ), однако за прошедшие 10 лет были получены 
новые результаты, подтвердившие первоначально высказанные идеи. Поэтому 
было принято решение систематизировать эти результаты и изложить их 
в виде отдельной главы. В начале главы дан критический анализ современных 
теорий критического диаметра. Далее выводится основная формула для расчета 
критического диаметра, приводятся результаты ее  количественного анализа, 
анализируется влияние оболочки заряда ВВ, рассматриваются  пределы 

Предисловие

распространения детонации в тонких слоях ВВ, показывается применение 
разработанной теории для расчета критического диаметра зарядов основных 
классов промышленных ВВ и зарядов из малочувствительных взрывчатых 
составов. Устанавливается практически важная количественная взаимосвязь 
критических диаметров зарядов ВВ с характеристиками их ударно-волновой 
чувствительности. На основе экспериментального исследования распростра-
нения детонационных волн в зарядах ВВ с угловыми границами формулиру-
ется физическая модель дифракции детонационных волн. Для простой мо-
дели детонационной волны со сферическим фронтом получена зависимость 
скорости детонации от диаметра заряда. Выводится дифференциальное урав-
нение формы фронта неидеальной детонационной волны, и с его помощью 
анализируется структура течения в зоне химической реакции детонационной 
волны.

Третья глава посвящена установлению механизмов и критериев возбуж-

дения взрывных процессов в снаряжении боеприпасов при воздействии куму-
лятивных струй (КС). В начале главы приведена общая характеристика про-
блемы, дана классификация схем воздействия КС на боеприпасы, описаны 
методики экспериментального исследования и используемые кумулятивные 
заряды. Далее представлена разработанная по результатам экспериментов 
феноменологическая классификация режимов ответной реакции зарядов ВВ 
на воздействие КС, обсуждаются особенности нагружения ВВ на начальной 
ударно-волновой и последующей установившейся стадиях взаимодействия 
КС с зарядом ВВ, определяются механизмы и соответствующие им энерге-
тические критерии возбуждения детонации в открытых и экранированных 
зарядах ВВ при воздействии КС. Рассматривается влияние формы головной 
части и угла воздействия КС на инициирование детонации в зарядах ВВ, экс-
периментально и теоретически исследуется возбуждение детонации на на-
чальной ударно-волновой стадии и стадии сверхзвукового установившегося 
проникания КС в заряд ВВ. Приводятся результаты экспериментов по опреде-
ление критического уровня воздействия КС на заряды ВВ, в том числе и тер-
мостойкие. Обсуждаются методы управление инициирующей способностью 
КС и основанные на них способы переноса точки инициирования детонации 
вдоль траектории проникания КС. С использованием дифференциального 
уравнения эволюции искривленных ударных волн выводится и численно инте-
грируется дифференциальное уравнение эволюции головной баллистической 
ударной волны, возникающей при сверхзвуковом проникании КС в заряд ВВ. 
Обсуждаются механизмы и критерии возбуждения низкопорядковых взрыв-
ных процессов при проникании КС в заряды ВВ.

В четвертой главе приведены результаты исследований возбуждения 

взрывных процессов в пороховых зарядах при воздействии КС. Поскольку 
воздействие КС сопровождается ударно-волновым сжатием и динамическим 
уплотнением пористых пороховых зарядов, то в главе приведены результаты 
экспериментальных исследований детонационной способности и ударно-вол-
новой чувствительности пороховых зарядов из штатных артиллерийских по-
рохов, описана экспериментальная методика исследования поведения  порохов 
при их динамическом уплотнении и приведены полученные с ее помощью 

Предисловие

 результаты. Представлены результаты экспериментов по исследованию воз-
буждения взрывных процессов в пороховых зарядах при воздействии КС 
с помощью аквариумной методики и с ее помощью определенные количественные 
характеристики пороговых уровней воздействия, обсуждаются 
практические рекомендации по разработке низкочувствительных к воздействию 
КС порохов.

В пятой главе рассмотрены результаты исследования возбуждения взрывных 
процессов в зарядах ВВ, заключенных в оболочки, при воздействии компактных 
ударников. Дана общая характеристика ответных реакций зарядов 
ВВ на воздействие высокоскоростных компактных ударников, приведены 
энергетические критерии возбуждения детонации в экранированных зарядах 
ВВ, учитывающие толщину и свойства материалов экранирующих оболочек. 
Описана экспериментальная методика исследования возбуждения взрывных 
процессов в зарядах ВВ, заключенных в оболочку, при контролируемом проникающем 
ударе, приведены полученные с ее помощью критические скорости 
проникания. Показано, что при размещении между оболочкой и зарядом ВВ 
тонкой прокладки из пластичного инертного материала (полиэтилена) стойкость 
оболочечной конструкции к прострелу возрастает.

Шестая глава посвящена экспериментальному и теоретическому исследованиям 
процессов возбуждения детонации в экранированных тонких слоях ВВ 
при воздействии КС, компактных ударников и формируемых взрывом ударников. 
Рассмотрены также механизмы и критерии возбуждения детонации 
в экранированных тонких слоях ВВ при воздействии КС, компактных ударников 
и формируемых взрывом ударников.

В седьмой главе представлены результаты сравнительного исследования 

методов взрывного разминирования взрывных устройств без возбуждения детонации 
в их снаряжении. В начале главы дана общая характеристика проблемы 
разминирования, приведена классификация методов обезвреживания 
единичных взрывных устройств, обоснована концепция бездетонационного 
уничтожения взрывных устройств за счет управляемого возбуждения низ-
копорядковых взрывных процессов (НПВП) в снаряжении уничтожаемых 
взрывных устройств. Далее в главе изложены результаты экспериментальных 
исследований возбуждения НПВП в зарядах ВВ, заключенных в оболочки, 
при контактном и неконтактном взрывах зарядов ВВ, при высокоскоростном 
ударе дисковых ударников, метаемых взрывом стандартного заряда ВВ, и при 
воздействии КС малогабаритных кумулятивных зарядов. На основе анали-
за полученных результатов сделан вывод о перспективности использования 
для бездетонационного уничтожения взрывных устройств малогабаритных 
кумулятивных зарядов. В связи с этим проведены лабораторные испытания 
взрывной технологии разминирования при воздействии КС на макеты мин, 
установленные в грунт, выполнено экспериментальное исследование разруше-
ния прочных стальных оболочек, наполненных ВВ, при их пробитии КС, полу-
чены основные количественные данные по конструктивным характеристикам 
необходимых кумулятивных зарядов и характерам разрушения макетов мин. 
Выполнен анализ процесса послойного горения заряда ВВ, заключенного в де-
формируемую оболочку, после его пробития КС с учетом деформирования 

оболочки и заряда ВВ, истечения продуктов реакции и возможности быстрого 
сгорания диспергированного ВВ.

В восьмой главе представлены результаты разработки и испытания ку-

мулятивного устройства бездетонационного разминирования оболочечных 
взрывных устройств: инженерных мин, артиллерийских снарядов и мин. 
Выполнен анализ компоновки кумулятивного заряда-ликвидатора, предназна-
ченного для уничтожения взрывных устройств, описана инженерная методика 
выбора основных компоновочных и конструктивных характеристик кумуля-
тивных устройств для бездетонационного разминирования, приведены резуль-
таты полигонных испытаний взрывной технологии разминирования с помо-
щью кумулятивных зарядов и разработанного специалистами ФГУП «НИИИ» 
(г. Балашиха) и МГТУ им. Н.Э. Баумана кумулятивного устройства бездетона-
ционного разрушения мин (УБРМ).

Предлагаемая монография имеет экспериментальную направленность. 

В связи с широким распространением численного моделирования, в том числе 
и процессов, описанных в книге, представленный материал может быть ис-
пользован для тестирования результатов расчетов и корректировки парамет-
ров моделей.

При этом монография содержит не только результаты собственных экс-

периментальных исследований авторов, но и обсуждение и сопоставление 
их с результатами, полученными другими учеными и уже опубликованными 
в научной литературе. Поэтому когда в книге авторы приводят эмпирические 
зависимости из цитируемых работ, то делают это в тех же обозначениях, что 
и в вышедших публикациях. Это неизбежно приводит к возникновению таких 
ситуаций, когда одно и то же обозначение используется для разных понятий. 
Однако сам контекст, в котором присутствуют такие обозначения, не даст воз-
можности ошибиться в их толковании.

Мы надеемся, что книга «Возбуждение и распространение взрывных пре-

вращений в зарядах взрывчатых веществ» будет интересна и полезна широко-
му кругу научных работников, инженеров, занимающихся вопросами теории 
ВВ, разработкой и использованием взрывных технологий, проектированием, 
испытаниями и эксплуатацией боеприпасов и средств поражения, а также 
средств разминирования различных взрывных устройств. Значительная часть 
материала, изложенного в книге, используется в учебном процессе на кафе-
дре «Высокоточные летательные аппараты» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Поэтому 
мы считаем, что настоящая книга может быть использована также в качестве 
учебного пособия студентами старших курсов, аспирантами и преподавателя-
ми вузов и университетов, ведущих подготовку специалистов по ряду оборон-
ных специальностей, связанных с использованием зарядов ВВ и пороховых 
зарядов.

Предисловие

Глава 1
Физические основы анализа процесса распространения 
ударных волн в неоднородных реагирующих средах

1.1. Термодинамическое описание реагирующей среды

1.1.1. Взаимосвязь между давлением 
и объемом в реагирующей среде

Важнейшим физическим механизмом ввода энергии в заряды ВВ являет-

ся их ударно-волновое сжатие. Заряды ВВ относятся к реагирующим средам. 
Для того чтобы описать локальное состояние реагирующей среды, необхо-
димо кроме двух термодинамических переменных ввести, по крайней мере, 
еще одну независимую величину , отражающую состав реагирующей среды. 
В качестве термодинамических переменных целесообразно выбрать величи-
ны, входящие в уравнение движения: давление p и удельный объем V = 1/ 
( – плотность среды). Тогда основные свойства среды будут описываться ка-
лорическим уравнением состояния

( , , ),
E
E p V

  
(1.1)

где E – удельная внутренняя  энергия среды, включающая и скрытую часть 
энергии – химическую. Изменение состава реагирующей среды определяется 
уравнением химической кинетики

( , , ),
 

d
W p V
dt
 
(1.2)

где W – скорость разложения (превращения) ВВ.

Определим взаимосвязь между давлением и объемом в реагирующей среде. 
При отсутствии явлений переноса в адиабатических условиях справедливо 
равенство

.
 
dE
dV
p
dt
dt

Левая часть этого выражения с учетом (1.1) может быть представлена в следующем 
виде:

Так как 
,
,

p
V

E
E
p
T
V
S






 












 где S − энтропия, то имеют место следующие 
термодинамические тождества:

С помощью этих тождеств искомую взаимосвязь можно представить в следующем 
виде:

Принимая во внимание, что

где 
2

,

1

S

p
c
V





 


 



 – «замороженная» (отвечающая данному составу реагирующей 
среды ) скорость звука; 
,
,
p V
p V

E
Q



 





 – изобарно-изохорный тепловой 
эффект химической реакции; 

,

1

V

p
E





 


 



 – параметр Грюнайзена, соответствующий 
данному составу реагирующей среды, получим в окончательном 
виде адиабатическую взаимосвязь давления и плотности в реагирующей среде [1]:

2
,
.


 
p V
dp
d
c
Q
W
dt
dt
 
(1.3)

Второе слагаемое 
,
p V
Q
W

 в правой части (1.3) является обобщенной характеристикой 
процесса химического превращения среды [1, 2]. Введем для нее 
специальное обозначение ˆ.p  Эта характеристика определяет в плоскости ( p,) 
отклонение фазовой траектории частицы реагирующей среды от изоэнтропы 
промежуточного состава dp = c2dρ и характеризует скорость перехода вы-
свобождающейся химической энергии в энергию движения среды. Важность 
обобщенной характеристики

,
ˆ
p V
p
Q
W
 
 
(1.4)

Глава 1. Физические основы анализа процесса распространения ударных волн

Глава 1. Физические основы анализа процесса распространения

состоит в том, что она может быть определена из динамических данных удар-
но-волнового эксперимента, а уравнение кинетики (1.2) – нет [2].

Как правило, уравнение состояния (1.1) известно лишь для простейших 

реагирующих систем, а экспериментально определяются изотермо-изохорный 
QT,V или изобарно-изотермический Qp,T тепловые эффекты (чаще последний). 
Поэтому изобарно-изохорный тепловой эффект Qp,V приходится определять 
пересчетом. Используя положения химической термодинамики [3], можно по-
казать, что связь между тепловыми эффектами Qp,V  и Qp,T имеет вид

2

,
,
,
.
p V
p T
p T

c
V
Q
Q
V












 
(1.5)

В работе [4] для теплового эффекта Qp,V приведено соотношение

,
,
,
,




p
T V
V
p T
p V
p
V

C Q
C Q
Q
C
C

в котором Cp и CV  − теплоемкости. Для интегральных тепловых эффектов  –Qp,V 
и  –Qp,T соотношение (1.5) преобразуется к виду

2
,
,
,
p V
p T
V
Q
Q
c
V





 
(1.6)

где V − приращение удельного объема в результате превращения вещества 
при постоянных значениях p и T. Из (1.6) следует, что для совпадения зна-
чений Qp,T и Qp,V необходимым и достаточным условием является равенство 
нулю приращения удельного объема среды, когда химическое превращение 
происходит при постоянных давлении и температуре. Это возможно, напри-
мер, при протекании реакции в идеальных газах, имеющих постоянные тепло-
емкости. В общем случае указанные тепловые эффекты могут различаться 
как по абсолютной величине, так и по знаку. Например, термитная реакция 
Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe известна своим большим тепловым эффектом (Qp,T > 0). 
В то же время при постоянном (атмосферном) давлении эта реакция сопро-
вождается уменьшением объема реагирующей смеси (V < 0). Чтобы объем 
реагирующей смеси оставался постоянным, ее нужно нагревать, поэтому экзо-
термическая в обычных условиях термитная реакция становится эндотермиче-
ской, если ее проводить при постоянных p и V и Qp,V < 0 [5].

1.1.2. О возможности протекания твердофазной детонации 
в конденсированных взрывчатых веществах

Характер ударно-волнового движения реагирующей среды определяется 

в первую очередь знаком теплового эффекта Qp,V. В средах с положитель-
ным изобарно-изохорным тепловым эффектом принципиально возможно