Was ist die Detonationsgeschwindigkeit (V.O.D.) ?
Definition, Physik, typische Werte und warum V.O.D. die am häufigsten zitierte Leistungskennzahl eines Sprengstoffs ist.
Definition
Die Detonationsgeschwindigkeit (V.O.D.) ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Detonationswellenfront durch einen detonierenden Sprengstoff ausbreitet. Sie ist eine stationäre Eigenschaft einer selbsterhaltenden Detonation und unterscheidet sich von der Abbrandrate einer Deflagration.
Die V.O.D. (Volumen der Explosionsdefizite) eines jeden Sprengstoffs hängt von der Zusammensetzung, der Dichte, der Partikelgröße, dem Ladungsdurchmesser und dem Einschlussgrad ab. Umwelteinflüsse wie eindringendes Wasser sowie statischer und dynamischer Druck beeinflussen ebenfalls den im Feld erreichten Wert.
Einheiten und Größenordnungen
Die Detonationsgeschwindigkeit (V.O.D.) wird in Metern pro Sekunde, Kilometern pro Sekunde oder Fuß pro Sekunde angegeben. Industrielle Massensprengstoffe detonieren typischerweise mit Geschwindigkeiten zwischen etwa 3.000 und 6.500 m/s.
Militärische Sprengstoffe wie TNT, RDX oder HMX-basierte Zusammensetzungen können Geschwindigkeiten von über 8.000 m/s erreichen. Sprengschnüre liegen je nach Kernladung zwischen etwa 6.000 und 7.500 m/s.
Warum V.O.D. messen?
Die VOD-Werte steuern die Energiefreisetzung des Sprengstoffs, die sich aus Stoß- und Hubenergie zusammensetzt. Dieses Verhältnis beeinflusst direkt die Gesteinsfragmentierung, das Profil des Abraumhaldenmaterials, die Wurfweite und die Abbaukosten im Bergbau. In der Produktion dient die VOD-Werte als Qualitätsindikator und stehen in Zusammenhang mit der Formulierung, der Sensibilisierung und der Alterung.
Die veröffentlichten VOD-Werte beschreiben ideale Bedingungen. In realen Bohrlöchern kann der tatsächliche VOD-Wert aufgrund von Durchmesser, Einschluss, Wassergehalt, Temperatur oder unzureichender Zündung erheblich abweichen. Die einzige Möglichkeit, die Leistung zu überprüfen, besteht darin, den VOD-Wert unter Betriebsbedingungen zu messen.
Wie V.O.D. gemessen wird ?
Ein VOD-Rekorder misst die Laufzeit der Detonationswelle zwischen zwei oder mehr Messpunkten, die in bekannten Abständen entlang der Sprengstoffsäule angeordnet sind. Die Division der Strecke durch die Laufzeit ergibt die durchschnittliche VOD für jedes Intervall.
Zwei Sensortypen werden häufig verwendet. Kontinuierliche Widerstandssonden liefern eine Widerstands-Zeit-Kurve, aus der die Detonationsspannung (V.O.D.) abgeleitet wird. Punktweise faseroptische Sonden erfassen den Lichtblitz der Detonation an jeder Faserspitze und sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen.
Kontinitro-Instrumente
Die VOD-Messgeräte von Kontinitro nutzen punktuelle Glasfasermessung. Das Explomet 2 ist das Laborreferenzgerät mit sechs Glasfasereingängen, fünf Zählern und einer Zeitgenauigkeit von 0,01 Mikrosekunden. Das Explomet 3 ist für den Feldeinsatz in Steinbrüchen, Bergwerken und Testgeländen konzipiert und kompatibel mit dem EasyProbe-System und dem DCS-Duplex-Kabelsystem.
Für sehr große Messkampagnen erweitern die High Capacity Systems die Explomet 2 Plattform auf 20, 24 oder 30 Kanäle.
FAQ
Häufige Fragen
Was versteht man unter Detonationsgeschwindigkeit in einfachen Worten?
Entscheidend ist, wie schnell sich die Detonation im Sprengstoff selbst ausbreitet, nicht wie schnell die Druckwelle durch das Gestein dringt. Dies ist der am häufigsten verwendete Indikator für einen Sprengstoff mit Sprengwirkung. Eine Ladung, die mit 5000 m/s detoniert, verbraucht einen Meter Sprengstoffsäule in 200 Mikrosekunden.
Was sind typische VOD-Werte?
Industrielle Massensprengstoffe weisen Geschwindigkeiten zwischen etwa 3.000 und 6.500 m/s auf. Militärische Zusammensetzungen können Geschwindigkeiten von über 8.000 m/s erreichen, und Zündschnüre liegen zwischen etwa 6.000 und 7.500 m/s. Die tatsächlichen Werte hängen stets von der Dichte, dem Durchmesser, der Einschließung und der Zündung ab.
Warum muss VOD gemessen werden?
Die veröffentlichten V.O.D.-Werte beziehen sich auf einen Sprengstoff unter idealen Bedingungen. Die Katalogwerte gehen von idealem Durchmesser, idealer Umschließung und idealer Trockenheit aus. Wasser, ein zu kleines Bohrloch oder eine schwache Zündung verringern die tatsächlich erreichte Geschwindigkeit, was sich nur durch eine Messung unter Einsatzbedingungen feststellen lässt.
Mit welchem Instrument wird die V.O.D. gemessen ?
Spezielle VOD-Recorder werden eingesetzt. Sie messen den Durchgang der Detonationswelle zwischen zwei oder mehr Detektionspunkten entlang der Sprengstoffsäule und berechnen anschließend die Geschwindigkeit. Die Geräte von Kontinitro Explomet erfassen den von der Detonation ausgesendeten Lichtimpuls über optische Kunststofffasern und geben die VOD mit einer Zeitgenauigkeit von ±0,01 Mikrosekunden wieder.