Детонација

280п|мини|Детонација на смеса од црвен фосфор и калиум хлорат.
Детонација () ― вид на согорување кое вклучува надзвучен егзотермичен преден дел што се забрзува низ медиум што на крајот го придвижува ударната предница што се шири директно пред него. Детонациите се шират надзвучно низ ударните бранови со брзини во опсег од 1 км/сек и се разликуваат од дефлаграциите кои имаат брзини на подзвучен пламен во опсег од 1 м/сек.

Детонации се случуваат и во конвенционалните цврсти и течни експлозиви, како и во реактивни гасови. Брзината на детонација во цврсти и течни експлозиви е многу поголема од онаа во гасовитите, што овозможува да се набљудува брановиот систем со поголеми детали (поголема резолуција).

Многу широк спектар на горива може да се појават како гасови (на пр. диоксиген), магла со капки или суспензии од прашина. Покрај диоксигенот, оксидансите може да вклучуваат халогени соединенија, озон, водороден пероксид и азотни оксиди. Гасните детонации често се поврзуваат со мешавина на гориво и оксиданс во состав нешто под конвенционалните коефициенти на запаливост. Тие најчесто се случуваат во затворени системи, но понекогаш се појавуваат во големи облаци на пареа. Други материјали, како што се ацетилен, озон и водород пероксид може да се детонираат во отсуство на оксиданс (или редуктор). Во овие случаи, ослободената енергија е резултат на преуредување на молекуларните состојки на материјалот.

Детонацијата била откриена во 1881 година од страна на четворица француски научници Марселин Бертелот и Пол Мари Ежен ВјејBerthelot, Marcellin; and Vieille, Paul Marie Eugène; « Sur la vitesse de propagation des phénomènes explosifs dans les gaz » [“On the velocity of propagation of explosive processes in gases”], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, vol. 93, pp. 18-22, 1881 и Ернест-Франсоа Малар и Анри Луј Ле Шателје.Mallard, Ernest-François; and Le Chatelier, Henry Louis; « Sur les vitesses de propagation de l’inflammation dans les mélanges gazeux explosifs » [“On the propagation velocity of burning in gaseous explosive mixtures”], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, vol. 93, pp. 145-148, 1881 Математичките предвидувања за раширување биле спроведени прво од Дејвид Чепмен во 1899 годинаChapman, David Leonard (1899). “VI. On the rate of explosion in gases”, The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 47(284), 90-104. и од Емил Жуге во 1905, Продолжува во  1906 и 1917 година.Jouguet, Jacques Charles Émile (1917). L'Œuvre scientifique de Pierre Duhem, Doin. Следниот напредок во разбирањето на детонацијата бил направен од Џон фон Нојман и Вернер Деринг во раните 1940-ти и Јаков Б. Зелдович и Александар Соломонович Компанец во 1960-тите.

 Теории 
Наједноставната теорија за предвидување на однесувањето на детонациите во гасовите е позната како теорија на Чепмен-Жуге, развиена околу крајот на 20 век. Оваа теорија, опишана со релативно едноставена низа на алгебарски равенки, ја моделира детонацијата како пропагирачки ударен бран придружен со егзотермично ослободување на топлина. Таквата теорија ги опишува постапките на хемијата и дифузниот пренос како што се случуваат нагло како што поминува ударот.

Посложена теорија била изнесена независно од Зелдович, фон Нојман и Деринг за време на Втората светска војна. Оваа теорија, сега позната како теорија на ЗНД, признава хемиски реакции со конечна брзина и на тој начин ја опишува детонацијата како бесконечно тенок ударен бран, проследен со зона на егзотермна хемиска реакција. Со референтна рамка на неподвижен удар, следниов тек е подсоничен, така што зоната на акустична реакција следи веднаш зад предниот дел на оловото, Чемпенова-Жогеовата состојба.

Исто така, постојат некои докази дека зоната на реакција е полуметална во некои експлозиви.

И двете теории опишуваат еднодимензионални и стабилни бранови предници. Меѓутоа, во 1960-тите, експериментите открија дека детонациите во гасовита фаза најчесто се особени со нестабилни, тридимензионални структури, кои само, во просечна смисла, може да се предвидат со еднодимензионални стабилни теории. Навистина, таквите бранови се гаснат бидејќи нивната структура е уништена. Вуд-Керквудовата теорија за детонација може да поправи некои од овие ограничувања.

Опитните студии откриле некои од условите потребни за ширење на таквите предници. Во затворен простор, опсегот на составот на мешавини на гориво и оксиданси и супстанции што се саморазложуваат со инерти се малку под границите на запаливост и, за сферично проширување на предниците, многу под нив. Елегантно е докажано влијанието на зголемувањето на концентрацијата на разредувачот врз проширувањето на поединечните ќелии за детонација. Слично на тоа, нивната големина расте како што паѓа почетниот притисок. Бидејќи ширината на ќелијата мора да се совпадне со минималната димензија на задржување, секој бран што ќе биде претеран од иницијаторот ќе биде изгаснат.

Математичкото моделирање стабилно напредува во предвидување на сложените полиња на проток зад реакциите што предизвикуваат шокови. До денес, ниту еден не опишал соодветно како структурата се образува и одржува зад неограничени бранови.

 Намени 
Кога се користи во експлозивни направи, главната причина за оштетување од детонација е надзвучната експлозија (моќен ударен бран) во околината. Ова е значајна разлика од дефлаграциите каде што егзотермичниот бран е подсоничен и максималниот притисок за неметалната прашина е приближно 7-10 пати поголем од атмосферскиот притисок. Затоа, детонацијата е особеност за уништувачка намена, додека дефлагрирањето е фаворизирано за забрзување на проектилите од огнено оружје. Меѓутоа, брановите на детонација може да се користат и за помалку уништувачки цели, вклучително и таложење на облоги на површината или чистење на опремата (на пр. отстранување на згура) па дури и експлозивно заварување на метали кои инаку не би се споиле. Моторите со пулсна детонација го користат бранот на детонација за воздушен погон. Првиот лет на авион придвижуван од мотор со пулсна детонација бил одржан во пристаништето за воздух и вселена „Мохаве“ на 31 јануари 2008 година.

 Во мотори и огнено оружје 
Ненамерното детонирање кога се посакува дефлагрирање е проблем кај некои уреди. Во Отовиот циклус, или бензинските мотори, тоа се нарекува чукање на моторот, и предизвикува губење на моќноста, прекумерно загревање и силен механички удар што може да резултира со евентуален дефект на моторот. Во огненото оружје, тоа може да предизвика катастрофален и потенцијално смртоносен дефект .

Моторите со пулсна детонација се облик на пулсен млазен мотор со кој бил опитуван во неколку наврати бидејќи тоа нуди потенцијал за добра ефикасност на горивото.

 Поврзано 

 Јаглеродна детонација
 Детонатор
 Експлозив
 Детонациски дијамант
 Детонациски одводник на пламен
 Симпатична детонација
 Јадрено испробување
 Преддетонација
 Чапманово-Жогеова состојба
 Тропање на моторот
 Дефлаграција
 Фактор на релативна делотворност

 Наводи 

 Надворешни врски 

 Видео на YouTube што ја демонстрира физиката на експлозивен бран
 База на податоци за детонација на лабораторија GALCIT Explosion Dynamics 

Категорија:Согорување
Категорија:Инженерство на експлозиви