爆速
爆震速度(英語:Detonation velocity)是指爆炸火焰或其化學反應在藥柱內傳遞速度,依炸藥成份而有所不同。
爆炸依其爆炸火焰或其化學反應傳遞速度或方式之不同,還可區分為「爆燃(Deflagration)」與「爆震(Detonation)」,化學反應在炸藥中的傳遞速度稱為爆速。
「爆燃」的爆速小於聲音在<炸藥>內傳遞速度(不是指空氣中的音速,大約是3000ft/s或1000m/s),而「爆震」則為超音速的爆炸,其化學反應是以震波形式傳遞,故爆震產生的爆炸壓力及破壞力均遠大於爆燃。
炸藥依其爆炸方式或爆速的大小可區分為低爆藥(Low explosives)與高爆藥(High explosives)。產生爆燃反應或爆速低的炸藥稱為低爆藥,如黑火藥槍砲發射藥或火箭推進劑等,如果當作爆破就需要預先裝滿封密的容器。而在正常使用情況下會產生爆震反應的炸藥稱為高爆藥,如TNT、矽藻土炸藥等,都具有極大的爆炸威力,故亦稱為猛性炸藥、猛爆藥。[來源請求]
但爆速不代表爆炸的能量,實際炸藥釋放的能量不一定高於爆燃的火藥,可其以更短的時間 (約萬分之一秒內) 釋放同等能量而適合爆破用,爆燃的火藥的能量則以較長時間(約百分之一秒內)釋放,但對人的感覺相差不遠。
典型有機混合物塵爆的爆速介於1400–1650 m/s之間[1] 。氣爆則依環境封閉或開放,可以是爆燃或爆震;若是爆燃則約1600 m/s[2] 到1800 m/s[3][4]但也有機會高達3000 m/s.[5]固體爆震速度範圍介於4000 m/s 到 10300 m/s.
如果把猛性炸藥減少分量到對槍炮膛「安全」的程度,給裝在彈殼中所發射出的彈丸將只會極慢地飛出來。反之即使是低爆藥如黑火藥,如果預先做成極細的粉末狀裝滿封密堅固的容器,仍然可以產生可觀的爆炸力,卻仍遜於同等重量的猛性炸藥。
而不論是任何火藥類的燃燒或爆炸的能量,都遠低於同重量的普通燃料,這是因為內含固有的氧化劑可以在封密的條件下燃燒或爆炸,但氧化劑本身也佔有了火藥或炸藥中的重量。而普通的化學燃料則可以使用空氣中的氧氣完成氧化過程,但在爆炸目標宏觀上的破壞大於燃燒以及發射火箭和槍炮彈的需要,才是炸藥類的價值。
另一方面也有使用非炸藥的燃料做成的燃料空氣炸彈,便可產生出超過傳統炸彈的威力。
爆速或爆震速度,係爆震波通過藥柱的速度,是用於計算炸藥爆震壓力的重要參數。一般而言,爆速越高其產生的壓力越大、猛度也大,亦即對砂石的碎裂能力強。傳統的爆速測量方法是採用「杜氏法(Dautriche Method)」,方法雖然很簡單,但精度也不高。較新的方法是利用高速攝影機、壓力探針、離子探針等先進技術,大大提升測量精確度。其中離子探針法設備簡單,操作容易,且相當精確,已成為主要之測試方法。
離子探針法
[編輯]離子探針法之原理,是利用藥柱爆炸瞬間高溫高壓而產生大量離子,因其具有導電性,能在一組斷路的兩探針間形成迴路;利用訊號產生器給予一驅動電壓,而後傳輸信號至計頻器或示波器,若在藥柱上插上兩組探針量取兩信號間的時間,並由已知兩組探針間的距離,則可求得爆速。
影響爆速之因素有藥柱成分、直徑、密度、顆粒大小、有無外殼(Confined)、藥柱溫度等加工因素及環境因素影響,測試時須嚴格控制可能影響因素。故規定測試藥柱為直徑一英吋裸藥柱,地組探針引爆端至少應有:2~5倍L(藥柱長度)/D(藥柱直徑)的距離,並須以木架固定,以防止傳爆藥與藥柱,或藥柱與藥柱間(壓裝)剝離、脫落而影響測試精度。
- ^ Wolanski, Piotr. Dust Explosions. jstage.jst.go.jp. Warsaw University of Technology, Institute of Heat Engineering. [21 September 2019]. (原始內容存檔於2018-07-30).
- ^ TNT (Comparison to Pentane). ch.ic.ac.uk. ChemWiki. [2022-03-06]. (原始內容存檔於2001-01-10).
- ^ Glossary on Explosion Dynamics. shepherd.caltech.edu. California Institute of Technology. [7 October 2019]. (原始內容存檔於2014-10-10).
- ^ Review of Vapour Cloud Explosion Incidents (PDF). hse.gov.uk. HSE 2017. [21 September 2019]. (原始內容 (PDF)存檔於2017-10-02).
- ^ Egerton, Alfred C.; Gates, S.F. Further experiments on explosions in gaseous mixtures of acetylene, of hydrogen and of pentane. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (The Royal Society). 1927, 116 (775): 516–529 [21 September 2019]. doi:10.1098/rspa.1927.0148 . (原始內容存檔於2019-04-30).