Erläutern Sie den Begriff energetisches Material.
Verbindung oder Gemisch aus Substanzen, in denen der zur Reaktion notwendige Sauerstoff chemisch gebunden enthalten ist.
Auslösung:
Wärme
mechanische Belastung
elektrostatische Entladung
Erläutern Sie den Begriff Explosivstoff.
Energetisches Material, welches zu dem Zweck der Anwendung als solches hergestellt wurde.
Erläutern Sie den Begriff Sprengstoff.
Ein Explosivstoff, der in seiner Anwendung in der Umsetzungsart Detonation umsetzen soll und als Stoff im wesentlichen für den Zweck hergestellt wird.
Welche Unterscheidungen gibt es bei der Empfindlichkeit von energetischen Materialien?
Explosionsgefährlicher Stoff:
Energetisches Material, welches bezüglich der Auslösung der Reaktion unterhalb definierter Schwellen liegt.
Explosionsfähiger Stoff:
Energetisches Material, welches nicht zwangsläufig zu diesem Zwech hergestellt wurde.
Ist ein pyrotechnischer Stoff Sprengstoff, Explosivstoff oder beides?
Ein pyrotechnischer Stoff, wird nicht als Sprengstoff bezeichnet da dieser für die Deflagration ausgelegt ist.
Was ist die Grundvoraussetzung für die Verwendbarkeit von Explosivstoffen?
Eine angemessene Empfindlcihkeit ist die Grundvoraussetzung für die Verwendbarkeit im Sinne der Handhabungssicherheit, Abschussfestigkeit und letztlich auch Initiierbarkeit.
Geben Sie eine Grobe Einstufung nach Empfindlichkeit von Sprengstoffen.
sehr empfindlich - praktisch nicht verwendbar
empfindlich - Verwendung in kleinen Mengen
weniger empfindlcih - scheiden für den ungesicherten Einbau aus
unempfindlich oder sehr unempfindliche Explosivstoffe = ungesicherter Einbau und Verwendung
Warum ist ein “gesicherter Einbau” von Primärsprengstoff notwendig und heute vorgeschrieben?
Primärsprengstoff ist ein “empfindlich” eingestufter Explosivstoff
als Sicherungsmechanismus
Was entsteht bei der Umsetztung eines Sprengstoffes (kurz und qualitativ gesagt)?
Wärme als Reaktionswärme (Explosionswärme)
Gas als Reaktionsprodukt (Schwaden, Schwadenvolumen)
Wie hoch ist der Energieinhalt eines typischen Sprengstoffes etwa? Wie unterscheidet sich dieser von dem Energieerhalt von Diesel Wie erklärt sich dieser Unterschied?
Energieinhalt:
Sprengstoff: 4000 - 6000 kJ/kg
Diesel: 43 kJ/kg (5 - 10 fach)
Unterschied:
Sprengstoff - Sauerstoff chemisch gebunden
-> hohe Reaktionsgeschwindigkeit
Diesel - benötigt externen Sauerstoff
-> limitiert Reaktionsgeschwindigkeit
Wovon hängt im Wesentlichen die Wirkung eines Explosivstoffes ab?
Umsetzungsart
Geschwindigkeit
Wirkung:
sehr langsam: primäre freisetzung von Wärme - steuerung zeitlicher Abläufe
schnell: kontroliert schiebende Wirkung
sehr schnell: zerreißende und beschleunigende Wirkung
Welche Umsetzungsarten gibt es und wie unterscheiden sich diese?
Umsetzungsarten:
Verbrennung
Verpuffung
Abbrand
Deflagration
Detonation
Unterschiede:
Reaktionsgeschwindigkeit
Volumenumsatz
Gasproduktion
Reaktionszeit
Welche spezielle Merkmale kennzeichnet die Umsetzungsart Verbrennung,Vepuffung? Grenzen Sie diese zur Umsetzungsart andere ab.
Oxidationsreaktion, bedarf Luftsauerstoff
kein signifikanter Druckaufbau und geringe Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu Deflagration
-> Beispiel: Lagerfeuer
Welche spezielle Merkmale kennzeichnet die Umsetzungsart Abbrand? Grenzen Sie diese zur Umsetzungsart anderer ab.
Umsetzungsprozess der durch Wärmeleitung & Wärmeübergang gekennzeichnet ist
bedarf keinen Luftsauerstoff
Reaktionsgeschwindigkeit is von Parametern des Stoffs abhängig (Zusammensetzung, Druck, Temperatur und physicalische Zustand)
Schwaden strömen entgegen der Abbrandrichtung
-> Beispiel: Antrieb einer Feststoffrakete
Welche spezielle Merkmale kennzeichnet die Umsetzungsart Deflagration? Grenzen Sie diese zur Umsetzungsart anderer ab.
Zersetzungsreaktion unter der Schallgeschwindigkeit des Stoffes
pflanzt sich durch freiwerdende Reaktionswärme in Verbindung mit Gasströmen fort
Umsetzungsprozess von Geschwindigkeiten der Reaktionsprodukte gekennzeichnet
-> Beispiel Umsetzung einer pyrotechnischen Mischung
Welche spezielle Merkmale kennzeichnet die Umsetzungsart Detonation? Grenzen Sie diese zur Umsetzungsart anderer ab.
chemische reaktion mit einer Stoßwelle gekoppelt
stoßwelleninduzierte Umsetzung - Gechwindigkeit oberhalb der Ruheschallgeschwindigkeit des Explosivstoffes
Gase strömen in ausbreitungsrichtung und erzeugen eine starke Richtungswirkung
benötigt eine Initialzündung
Wie lassen sich die verschiedenen Umsetzungsarten in der Wirkung unterscheiden?
Verbrennung/Abbrand:
langsame Gasentwicklung
langsamer Druckanstieg
Verpuffung/Deflagration:
schnelle Gasentwicklung
schnelle aber schiebende Druckwirkung
Detonation:
sehr schnelle Gasentwicklung
sehr hoher Druck mit Richtungswirkung
Nennen Sie characteristische Reaktionsgeschwindigkeiten für die jeweiligen Umsetzungsarten.
Verbrennung: 0,0001 - 0,001 m/s
Verpuffung: 1 m/s
Abbrand: 0,001 - 1 m/s
Deflagration: 100 m/s
Detonation: 10000 m/s
Welche kategorisierung hat sich international bewährt. Skizzieren Sie diese auf einem Blatt Papier.
Zu welchem Zweck werden die verschiedenen Arten von Explosivstoffen typischerweise verwendet?
Primäre Sprengstoffe: Zündmittel (Detonatoren und Anzündmittel)
Sekundär Sprengstoffe: endballistische Gefechtswirkung
Treibstoffe: Antrieb von Geschossen, Raketen und Lenkflugkörpern
pyrotechnische Stoffe: Signalgebung, Tarnung, Täuschung und Aufklärung
Welche Umsetzungsart ist typisch für folgende Art Explosivstoff: Primäre Sprengstoffe? Bitte begründen. Sind andere Umsetzungsarten möglich was bedeutet dies?
Gewollte Umsetzungsart: Detonation
Sicherheitsrelevante Umsetzungsart: -
Welche Umsetzungsart ist typisch für folgende Art Explosivstoff: Sekundäre Sprengstoffe? Bitte begründen. Sind andere Umsetzungsarten möglich was bedeutet dies?
Sicherheitsrelevante Umsetzungsart: Deflagration und Abbrand
Welche Umsetzungsart ist typisch für folgende Art Explosivstoff: Treibstoffe als Treibsätze oder Treibladungen (homogen, fest)? Bitte begründen. Sind andere Umsetzungsarten möglich was bedeutet dies?
Gewollte Umsetzungsart: Abbrand
Sicherheitsrelevante Umsetzungsart: Deflagration und Detonation
Welche Umsetzungsart ist typisch für folgende Art Explosivstoff: Treibstoffe als feine Pulver oder offen poröse Stoffe ? Bitte begründen. Sind andere Umsetzungsarten möglich was bedeutet dies?
Gewollte Umsetzungsart: Deflagration
Sicherheitsrelevante Umsetzungsart: Detonation
Welche Umsetzungsart ist typisch für folgende Art Explosivstoff: Pyrotechnische Stoffe als homogener Körper oder Pulver? Bitte begründen. Sind andere Umsetzungsarten möglich was bedeutet dies?
Gewollte Umsetzungsart: Abbrand und Deflagration
Welche Möglichkeiten gibt es Explosivstoffe weiter zu unterteilen?
Zusammensetzung/Mischung
Molecularer Aufbau und Funktionsgruppen
Nennen Sie reine Sprengstoffe (oder auch Explosivstoffe), die typischerweise als oder in Zündmitteln, Treibladungspulver oder als sekundär Sprengstoff verwendet werden.
Zündmittel:
Quecksilberfulminat
Bleiazid
Treibladungspulver:
Schwarzpulver
Nitrozellulose
Nitroglycerin
Nitroguanidin
Sekundär Sprengstoff:
Hexogen
Octogen
Welche reinen Sprengstoffe lassen sich durch schmelzen weiter verarbeiten? Wie wir dies genutzt
TNT
DNAN
-> Genutzt als schmelzbare Phase einer Melt-Cast Mischung.
Welcher Sprengstoff hat eine positive Sauerstoffbilanz?
Ammoniumnitrat
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