Инициирующие ВВ – называются ВВ способные в малых количествах (доли грамма) взрываться под действием слабого внешнего импульса искра, трение, удар, и т.д. По чувствительности, инициирующие ВВ делятся, на первичные и вторичные. Отличительными особенностями первичных является высокая чувствительность к механическим и тепловым воздействиям, горение ВВ почти мгновенно переходит в детонацию. Первичные инициирующее ВВ - это гремучая ртуть, азид свинца, ТНРС. Первичные инициирующие ВВ инициируют более мощные вторичные инициирующие вещества гексоген, ТЭН. Которые и вызывают взрыв заряда промышленного ВВ. Промежуточные детонаторы изготавливают из зарядов тротила или тетрила и гексогена массой 200 или 800 грамм. С отверстием в центре для детонирующего шнура, или электродетонатора.
Для изготовления средств инициирования (С.И), применяемых в промышленности, используют весьма чувствительные ВВ.
Гремучая ртуть - кристаллический ядовитый порошок белого или серого цвета с температурой воспламенения 160˚С, в сухом порошкообразном состоянии чрезвычайно чувствительное ВВ, взрывающееся при самых слабых механических воздействиях. Это наиболее чувствительное из всех применяемых инициирующих ВВ. При содержании 10% влаги гремучая ртуть только горит, не детонирует, при содержании 30% влаги она даже не загорится. Поэтому гремучая ртуть хранится в емкостях с водой. Прессованная гремучая ртуть приобретает большую мощность и менее чувствительна к внешним воздействиям. Поэтому при изготовлении детонаторов первичные заряды гремучей ртути применяют в прессованном виде. При наличии влаги гремучая ртуть вступает в реакцию с медью, образуя весьма чувствительные фульминоты меди. В связи с этим детонаторы в медных гильзах, снаряженные гремучей ртутью, необходимо предохранять от влаги. С алюминием гремучая ртуть вступает в реакцию, образуя невзрывоопасные соединения, из-за чего при использовании гремучей ртути не применяют алюминиевые гильзы для детонаторов.
Азид свинца - белый мелкокристаллический порошок. Азид свинца негигроскопичен, не растворяется в воде и не теряет детонационных способностей при увлажнении. Под воздействием углекислого газа в присутствии влаги азид свинца переходит в углекислые соли, в связи с чем его чувствительность снижается. С медью азид свинца образует весьма чувствительные и опасные соединения, поэтому его запрессовывают в алюминиевые гильзы. Азид свинца более мощное, чем гремучая ртуть, инициирующее ВВ. Степень уплотнения и температура азида свинца не оказывают влияния на его чувствительность. Азид свинца недостаточно чувствителен к лучу огня, поэтому его применяют совместно с более чувствительным к тепловому импульсу тринитрорезорцинатом свинца (ТНРС).
ТНРС - золотисто- желтый кристаллический порошок, темнеющий на воздухе, с удельным весом 3.01. ТНРС физически и химически стоек, мало растворим в воде и мало гигроскопичен, с металлами не взаимодействует и следовательно, его можно снаряжать в любые оболочки. По чувствительности занимает промежуточное положение между азидом свинца и гремучей ртутью. По инициирующей способности ТНРС применяется только как промежуточный заряд массой 0,1г, который вызывает взрыв азида свинца, а последний взрывает заряд вторичного инициирующего ВВ.
Вторичные инициирующие ВВ предназначены для увеличения энергии первичного начального импульса, сообщаемого зарядом инициирующего ВВ, и детонирования заряда промышленного ВВ. Вторичные инициирующие ВВ менее чувствительны к внешним воздействиям, но имеют большую скорость детонации, теплоту взрыва и более высокую инициирующую способность по сравнению с первичными инициирующими ВВ.
Тетрил - кристаллический порошок бледно-желтого цвета. При воспламенении быстро горит, причем горение может перейти во взрыв. С металлами тетрил не взаимодействует. Обладает высокими взрывчатыми характеристиками. Получается он при нитрации диметиланилина азотной кислотой в смеси с серной. Насыпная плотность порошкообразного тетрила составляет 0,9-1 г/см 3 , а плотность, достигаемая прессованием, равна 1,7 г/см 3 . Восприимчивость тетрила достаточно высокая. Гремучая ртуть вызывает детонацию порошкообразного тетрила зарядом 0,29 г, а азид свинца-0,025 г. При плотности 1,68 г/см 3 тетрил детонирует от взрыва 0,54 г гремучей ртути. Применяется тетрил в КД при плотности 1,6- 1,63 г/см 3 . Тетрил практически негигроскопичен, нерастворим в воде и обладает сравнительно высокой химической стойкостью. Однако он способен довольно энергично взаимодействовать с аммиачной селитрой выделяя тепло. Смесь тетрила способна к самовоспламенению, и поэтому изготовление и применение таких смесей категорически запрещены. От пламени тетрил загорается и довольно энергично горит, причем горение даже в сравнительно небольших количествах (несколько десятков килограммов) может перейти в детонацию. Тетрил имеет повышенную чувствительность к механическим воздействиям. Его применяют в основном для снаряжения КД и изготовления прессованных шашек, используемых в качестве промежуточных детонаторов при взрывании зарядов из маловосприимчивых к детонации ВВ гранулитов и водонаполненных ВВ. Тетрил относится к ВВ повышенной мощности.
ТЭН пентаэритристетранитрат – кристаллический порошок белого цвета. Негигроскопичен и не растворим в воде. Воспламеняется с трудом, в небольших количествах горит спокойно, относится к наиболее мощным и чувствительным вторичным инициирующим ВВ. Применяется в основном для изготовления ДШ и в качестве вторичного инициирующего в некоторых электродетонаторах.
Экзаменационный билет №13
Все взрывчатые вещества, употребляемые в военном деле, по их практическому применению делятся на три основные группы:
- инициирующие ВВ;
- бризантные ВВ;
- метательные ВВ (пороха).
Группа бризантных ВВ η спою очередь делится на три подгруппы:
- ВВ повышенной мощности (с тротиловым эквивалентом более 1);
- ВВ нормальной мощности (с тротиловым эквивалентом 0,8 до 1);
- ВВ пониженной мощности (с тротиловым эквивалентом менее 0,8).
Возбуждение процесса взрывчатого превращения ВВ называется инициированием.
Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ необходимо сообщить ему с определенной интенсивностью некоторое количество энергии, которая может быть:
- механической (удар, накол, трение);
- тепловой (искра, пламя, нагревание);
- электрической (искровой разряд);
- химической (реакции с интенсивным выделением тепла);
- энергией взрыва другого ВВ (взрыв капсюля-детонатора или соседнего заряда).
Инициирующие взрывчатые вещества
Инициирующие ВВ обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям (удару, трению и воздействию огня). Взрыв сравнительно небольших количеств инициирующих ВВ в непосредственном контакте с бризантными ВВ вызывает детонацию последних.
Вследствие указанных свойств инициирующие ВВ применяются исключительно для снаряжения средств инициирования (капсюлей-детонаторов, капсюлей-воспламенителей и др.).
К инициирующим ВВ относятся:
- гремучая ртуть;
- азид свинца;
- тенерес (ТНРС).
К инициирующим ВВ могут быть отнесены и так называемые капсюльные составы, взрыв которых может использоваться для возбуждения детонации инициирующих ВВ или для воспламенения порохов и изделий из них.
Гремучая ртуть представляет собой мелкокристаллическое сыпучее вещество белого или серого цвета, удельный вес которого 4,42. Гремучая ртуть ядовита, плохо растворяется в холодной и горячей воде; при кипячении в воде разлагается.
К удару, трению и тепловому воздействию гремучая ртуть наиболее чувствительна по сравнению с другими инициирующими ВВ, применяемыми в практике; температура вспышки ее – 160-165°С. При увлажнении гремучей ртути ее взрывчатые свойства и восприимчивость к начальному импульсу понижаются (например, при 10%-ной влажности гремучая ртуть только горит, не детонируя, а при 30%-ной влажности не горит и не детонирует); при температуре ниже -80°С она может давать отказы.
Гремучая ртуть получается действием этилового (винного) спирта на раствор ртути в азотной кислоте; применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов и капсюлей-воспламенителей.
Гремучая ртуть при отсутствии влаги не взаимодействует химически с медью и ее сплавами. С алюминием же она взаимодействует энергично с выделением тепла и образованием невзрывчатых соединений (происходит так называемый процесс разъедания алюминия). Поэтому гильзы гремучертутных капсюлей изготовляются из меди или мельхиора, а не из алюминия.
Азид свинца представляет собой мелкокристаллическое несыпучее вещество белого цвета; удельный вес – 4,7-4,8. Для придания азиду свинца свойств сыпучего вещества, что необходимо при снаряжении капсюлей-детонаторов, его флегматизируют и гранулируют (зернят). В воде азид свинца растворяется плохо.
К удару, трению и действию огня азид свинца менее чувствителен, чем гремучая ртуть; температура вспышки сто – около 31 (ГС. Для надежности возбуждения детонации азида свинца действием пламени его покрывают слоем тенереса. Для возбуждения детонации в азиде свинца посредством механического накола его покрывают слоем специального накольного состава.
Азид свинца не теряет способности к детонации при увлажнении и низких температурах; инициирующая способность его значительно выше, чем инициирующая способность гремучей ртути.
Азид свинца получается взаимодействием растворов азида натрия и нитрата свинца; применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов.
Азид свинца химически не взаимодействует с алюминием, но активно взаимодействует с медью и ее сплавами, поэтому гильзы капсюлей, снаряжаемых азидом свинца, изготовляются из алюминия, а не из меди.
Тенерес (тринитрорезорцинат свинца, ТНРС) представляет собой мелкокристаллическое несыпучее вещество темпо-желтого цвета, удельный вес – 3,08. Для придания этому веществу свойств сыпучести его флегматизируют и гранулируют. Растворимость тенереса в воде незначительна.
Чувствительность тенереса к удару примерно в шесть раз меньше чувствительности гремучей ртути и в два раза меньше чувствительности азида свинца; по чувствительности к трению тенерес занимает среднее место между гремучей ртутью и азидом свинца. Тенерес достаточно чувствителен к тепловому воздействию, температура вспышки – 270°С. Под влиянием прямого солнечного света он темнеет и разлагается. С металлами тенерес химически не взаимодействует.
Тенерес получается взаимодействием растворов азотнокислого свинца и стифната натрия. Ввиду низкой инициирующей способности тенерес не имеет самостоятельного применения, а используется в некоторых типах капсюлей-детонаторов с целью обеспечения безотказности инициирования азида свинца.
Капсюльные составы , используемые для снаряжения капсюлей-воспламенителей, представляют собой механические смеси ряда веществ, химически не взаимодействующих между собой.
Наиболее распространенными веществами, входящими в капсюльные составы, являются гремучая ртуть, хлорат калия (бертолетова соль) и трехсернистая сурьма (антимоний).
Под действием удара или накола капсюля-воспламенителя происходит воспламенение капсюльного состава с образованием луча огня, способного воспламенить порох или вызвать детонацию инициирующего ВВ.
Изобретение относится к инициирующим взрывчатым веществам, чувствительным к импульсным лазерным излучениям малой мощности, и может быть использовано в средствах инициирования в качестве генератора плоских, цилиндрических, сферических и сложных форм ударных волн, а также в оптических системах инициирования взрывчатых зарядов. Предложен инициирующий взрывчатый состав, чувствительный к низкотемпературному лазерному излучению, содержащий перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II), полиметилвинилтетразол и наноалмазы детонационного синтеза. Изобретение направлено на снижение порога инициирования взрывчатого состава при сохранении высокой адгезии к поверхности взрывчатого вещества, безопасности в обращении. 1 табл.
Область техники
Изобретение относится к инициирующим взрывчатым веществам, возбуждаемым импульсным лазерным излучением малой мощности и может быть использовано в средствах инициирования в качестве генератора плоских, цилиндрических, сферических и сложных форма ударных волн, а также в оптических системах инициирования взрывчатых зарядов.
Предшествующий уровень техники
Лазерное инициирование - относительно новый способ подрыва взрывчатых веществ (ВВ), отличающийся повышенной безопасностью. При лазерном инициировании обеспечивается высокий уровень изоляции светодетонатора от ложного импульса, поскольку в оптическом диапазоне отсутствуют случайные источники с мощностью, достаточной для подрыва детонатора [Илюшин М.А., Целинский И.В. Инициирующие взрывчатые вещества. Росс. Хим. Журн. - 1997, т.41, №4, с.3-13].
Светочувствительные ВВ нашли применение в волоконно-оптических капсюлях-детонаторах, функционирующих под воздействием импульсного лазерного излучения.
Лазерное инициирование может успешно использоваться во многих взрывных технологиях, которые требуют индивидуального подхода при разработке систем подрыва:
Взрывные сварка, штамповка, упрочнение, компактирование, синтез новых материалов могут быть осуществлены при оптоволоконном инициировании одного или нескольких светодетонаторов при подрыве пленочных зарядов светочувствительных ВВ прямым лучом импульсного лазера;
Горновзрывные работы, как вскрышные, так и в шахтах, опасных по газам и пыли, требуют одновременного или короткозамедленного инициирования большого количества светодетонаторов через оптоволоконные линии связи;
Автоматизированные технологии с импульсно-периодической подачей материала, на который нанесен пленочный заряд светочувствительного ВВ или помещен заряд ВВ, инициируемый от светодетонатора, могут быть осуществлены путем передачи лазерного импульса непосредственно по воздуху или в вакууме;
Взрывная технология разового действия, используемая, например, в пиро-автоматике космических кораблей, нуждается в нескольких десятках волоконно-оптических каналов, одновременно передающих сигнал к светодетонаторам от бортового импульсного лазера ограниченной мощности;
При перфорации глубоких скважин должны использоваться термостойкие оптоволоконные светодетонаторы с высокой восприимчивостью к лазерному импульсу, обеспечивающие надежное инициирование до 100 кумулятивных зарядов бризантных ВВ;
При малоопасной технологии получения наноалмазов детонационного синтеза;
При проведении взрывных работ в условиях высокого уровня электромагнитных наводок требуются специальные экранированные оптоволоконные светодетонаторы.
Одним из основных элементов цепи лазерного инициирования являются светочувствительные энергоемкие вещества. В зависимости от решения конкретных задач в качестве светочувствительных ВВ для светодетонаторов были предложены неорганические азиды и энергоемкие металлокомплексы с различными значениями порогов инициирования лазерным моноимпульсом (время импульса - 10 -8 с) или одиночным импульсом (время импульса до ˜10 -3 с).
А одним из наиболее эффективных инициирующих ВВ (ИВВ) является перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II), который применяется в индивидуальном виде и в виде составов в смеси с оптически прозрачными полимерами в оптических системах инициирования как высокосветочувствительное энергоемкое вещество, имеющее низкий порог чувствительности к импульсному лазерному излучению в видимой и ближней ИК-области спектра (длина волны 1,06 мкм) [Чернай А.В., Житник Н.Е., Илюшин М.А., Соболев В.В., Фомичев В.В. Патент Украины №17521Аю 1997; Илюшин М.А., Целинский И.В. Энергоемкие мателлокомплексы в средствах инициирования// Росс. Хим. Журн. - 2001. №1, с.72-78].
Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) (ClO 4) 2 имеет следующие характеристики: молекулярная масса 499,577; плотность монокристаллов ˜3,45 г/см 3 ; температура вспышки (5 секндная задержка) около 186°С; энергия активации термораспада ˜90,2 кДж/моль; чувствительность к удару (копер Велера) (нижний предел/верхний предел) 60/125 мм; чувствительность к лучу огня огнепроводного шнура (100% срабатывания/100% отказов) 60/150 мм; скорость детонации при плотности 3,4 г/см 3 ˜6 км/с (расчет); минимальный заряд по гексогену в капсюле-детонаторе №8 ˜0,015 г. Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) негигроскопичен, нерастворим в воде, спирте, ацетоне, алифатических, хлорированных и ароматических углеводородах, растворим в диметилсульфоксиде, окисляется щелочным раствором KMnO 4 до невзрывчатых соединений. Введение в перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) полимеров резко снижает чувствительность составов к механическим воздействиям, что делает их относительно безопасными при транспортировке, хранении и применении [Научно-технический отчет по научно-исследовательской работе «Светочувствительные материалы для светоизделий, используемых в скважинной аппаратуре»/рук. Целинский И.В., СПб. СПбГТИ (ТУ), 2002. c.14; Илюшин М.А., Целинский И.В., Чернай А.В. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом.//Росс. Хим. Журн. - 1997, №4, с.81-88].
Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) имеет брутто-формулу CH 4 N 6 O 8 Cl 2 Hg и структурную формулу
Наиболее близким аналогом является использование перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) в светочувствительном составе, содержащем ˜90% этого соединения и ˜10% оптически прозрачного полимера (состав ВС-2) [Заявка на патент РФ 2002113197/15. Способ получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) от 20.05.2002 г., Илюшин М.А., Целинский И.В. Решение о выдаче патента от 26.09.2003].
Недостатком прототипа является то, что минимальная энергия инициирования (Е кр) такого состава составляет достаточно большую величину 310 мкДж.
Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, который выражается в снижении порога инициирования состава с перхлоратом 5-гидразинотетразолртути (II) моноимпульсом неодимового лазера (длина волны 1,06 мкм).
Раскрытие изобретения
В основу данного изобретения положена задача создать такой композиционный материал, который позволил бы существенно снизить порог инициирования при сохранении всех остальных позитивных характеристик состава (высокую адгезию к поверхности ВВ, высокую безопасность обращения с составом, удобство и простоту его нанесения, то же время задержки инициирования и т.д.).
Решение задачи состоит в том, что предложен инициирующий состав, содержащий перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) и полимер - полиметилвинитетразол, который согласно изобретению дополнительно включает в себя наноалмазы детонационного синтеза при следующем соотношении компонентов, мас.%:
перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,7-90,0;
полимер - полиметилвинитетразол - 9,5-10,0;
наноалмазы детонационного синтеза - 0,1-5,0.
Лучший вариант осуществления изобретения
Предложенный состав, содержащий наноалмазы в количестве 0,1-5,0 мас.% от общей массы состава, обеспечивает одновременное повышение чувствительности к действию лазерного импульса в 1,5-1,7 раза и высокую адгезию с контактной поверхностью за счет усиления адгезионных свойств термопласта (полиметилвинилтетразола).
Примененные по данному способу кластерные наноалмазы представляют собой частицы, по форме близкие к сферическим или овальным, не имеющие острых кромок (неабразивные). Такие алмазы образуют седиментационно и коагуляционно устойчивые системы в жидких средах различного типа.
В настоящее время синтез УДА производится путем подрыва специально подготовленных зарядов из смесевых составов тротил-гексоген во взрывных камерах, наполненных неокислительной средой [В.Ю.Долматов. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГПИ, 2003, 344 с.]. Получаемая при этом алмазная шихта (смесь алмазов с неалмазными формами углерода) подвергается химической очистке, самой совершенной из которых является обработка алмазной шихты в среде азотной кислоты при высоких температурах и давлении с последующей промывкой [Патент России №2109683, кл. С01В 31/06, публ. 5.03.96 г. Способ выделения синтетических ультрадисперсных алмазов. В.Ю.Долматов, В.Г.Сущев, В.А.Марчуков].
С точки зрения морфологии УДА представляют собой порошок с удельной поверхностью 150-450 м 2 /г и объемом пор 0,3-1,5 см 3 /г (в сухом состоянии). В суспензии агрегаты УДА могут иметь размер до 50 нм (0,05 мкм) при условии специальной обработки. Средний размер индивидуальных кристалликов алмаза 4-6 нм (0,004-0,006 мкм) [Долматов В.Ю. Опыт и перспективы нетрадиционного использования ультрадисперсных алмазов взрывного синтеза. Сверхтвердые материалы, 1998, №4, с.77-81].
УДА имеют классическую кубическую (алмазную) кристаллическую решетку с большими поверхностными дефектами, что обусловливает значительную поверхностную энергию таких кристаллов. Избыточная энергия поверхности частиц УДА компенсируется путем образования многочисленных поверхностных групп, образуя на поверхности оболочку ("бахрому") из химически связанных с кристаллом гидроксильных, карбонильных, карбоксильных, нитрильных, хиноидных и прочих групп, представляющих собой различные устойчивые сочетания углерода с другими элементами используемых взрывчатых веществ - кислородом, азотом и водородом [Долматов В.Ю. и др., ЖПХ, 1993, т.66, №8, с.1882]. Существовать без такой оболочки в обычных условиях микрокристаллиты УДА не могут - это неотъемлемая часть кластерных наноалмазов, в значительной мере определяющая их свойства.
Т.о., УДА сочетают в себе парадоксальное начало - сочетание одного из самых инертных и твердых веществ в природе - алмаза (ядро) с достаточно химически активной оболочкой в виде различных функциональных групп, способных участвовать в различных химических реакциях. Кроме того, такие кристаллы алмаза несмотря на компенсацию части неспаренных электронов за счет образования поверхностных функциональных групп имеют еще достаточно большой их избыток на поверхности, т.е. каждый кристаллик алмаза представляет собой, по сути, множественный радикал.
В процентном отношении доля неалмазного углерода в УДА высокого качества изменяется от 0,4 до 1,5 от массы вещества. Существенно, что так называемый неалмазный углерод в данном случае не составляет отдельной фазы или отдельных частиц и не определяется кристаллографически как графит или микрографит. Две формы углерода - алмазная и неалмазная дифференцируются по электронному состоянию атомов и химической реакционной способности в отношении жидкофазных окислителей [Долматов В.Ю., Губаревич Т.М. ЖПХ, 1992, т.65, №11, с.2512]. Задача периферических неалмазных структур - обеспечить максимальное воздействие частицы с матричным материалом - с полиметилвинилтетразолом в момент его полимеризации в виде пленки на контактной поверхности. Алмазный тетраэдрический sp 3 -углерод в химическом и сорбционном плане малоактивен, неалмазные электронные конфигурации углерода (sp 2 и sp) гораздо более лабильны и вместе с гетероатомами кислорода и водорода формируют адсорбционно-активную «шубу» поверх алмазного ядра, связанную с полимеризующимся полимером достаточно устойчивыми химическими связями.
Введение наноалмазов в полимер в количестве 0,1-5,0% способствует существенному увеличению когезионных (в 1,5-3,0 раза) и адгезионных свойств (в 1,7-2,5 раза) вулканизованного полимера, что происходит и в случае использования полиметилвинилтетразола. Пленка с наноалмазами обладает очень высокой устойчивостью к тепловому старению, может сохраняться без изменения в течение не менее трех лет. Такая пленка характеризуется увеличением упруго-прочностных свойств, что может существенно увеличить диапазон ее использования.
Известно, что мелкодисперсная сажа в ряде случаев успешно применяется для увеличения восприимчивости энергетических материалов к одиночному импульсу инфракрасных лазеров . Однако воздействие других аллотропных форм углерода на пороги лазерного инициирования энергетических материалов не изучалось.
Для сопоставления в таблице приведено влияние ультрадисперсной сажи (размер частиц ˜1 мкм) и наноалмазов на порог инициирования светочувствительного состава ВС-2. Инициирование взрывчатых составов производилось под воздействием моноимпульса неодимового лазера (длина волны 1,06 мкм, время импульса τ q =30 нс, диаметр диафрагмы 0,86 мм, полная энергия импульса Е=1,5 Дж). Исследуемые образцы представляли собой медные колпачки диаметром 5 мм и высотой 2 мм, заполненные составом ВС-2.
| Таблица | |||
| № | Состав образца, мас.% | Миним. энергия инициирования, Е кр, мкДж | Результат инициирования |
| 1 | Состав ВС-2: (Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 90 Полимер - полиметилвинилтетразол - 10) | 310 | детонация |
| 2 | Сажа- 1 | 2000 | детонация |
| 3 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,9 Полимер - полиметилвинилтетразол - 10,0 Наноалмазы - 0,1 | 300 | детонация |
| 4 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,6 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,9 Наноалмазы - 0,5 | 260 | детонация |
| 5 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,10 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,9 Наноалмазы- 1,0 | 200 | детонация |
| 6 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 88,2 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,8 Наноалмазы - 2,0 | 180 | детонация |
| 7 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 87,4 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,7 Наноалмазы - 2,9 | 190 | детонация |
| 8 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 86,5 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 3,9 | 240 | детонация |
| 9 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 86,1 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 4,3 | 285 | детонация |
| 10 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,7 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,5 Наноалмазы - 4,8 | 300 | детонация |
| 11 | Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,4 Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 5,0 | 310 | детонация |
Данные таблицы позволяют сделать вывод, что мелкодисперсная сажа существенно увеличивает порог инициирования состава ВС-2 лазерным моноимпульсом. Данный результат можно объяснить диссипацией поглощенной мелкодисперсной сажей лазерной энергии с поверхности образца состава ВС-2, что приводит к ухудшению условий формирования очага инициирования внутри слоя состава с повышению критической энергии зажигания.
Действие наноалмазов на состав ВС-2 отличается от действия на него ультрадисперсной сажи. Введение наноалмзов вплоть до 5,0% мас. снижает порог инициирования состава ВС-2 моноимпульсом неодомового лазера. Этот эффект можно объяснить как результат роста объемной освещенность внутри заряда и улучшением условий формирования очага инициирования вследствие введения наноалмазов, обладающих значительно более высоким показателем преломления света, чем исходный состав. Дальнейшее увеличение количества наноалмазов в составе приводит к снижению его восприимчивости к лазерному излучению. Увеличение порога инициирования состава ВС-2, содержащего более 5 мас.% наноалмазов, очевидно, является следствием отрицательного влияния разбавления светочувствительного состава инертной добавкой.
Время задержки инициирования состава ВС-2 при введении наноалмазов вплоть до 5% мас. не меняется и составляет 11-12 мкс.
Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся конкретные примеры его осуществления.
К 90 мг перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) прикапывали 100 мг 10%-ного раствора полимера - полиметилвинилтетразола в хлороформе. К полученной суспензии 8 при перемешивании прикапывали 0,5 мл хлороформа и присыпали 1,5 мг наноалмазов. Образовавшуюся однородную пасту в несколько приемов вносили в металлический колпачок диаметром 5 мм и высотой 2 мм. После испарения растворителя состав с наноалмазами полностью заполнял колпачок. Сушили заряд при 40°С.
Полученный светочувствительный состав имеет следующее соотношение компонентов: ВВ: полимер: наноалмазы =90:10:1,5, т.е. содержит ˜1,4 мас.% наноалмазов.
Испытание полученного взрывчатого состава к лазерному моноимпульсу показало, что минимальная энергия инициирования составляет 192 мкДж.
Другие примеры (см. Таблицу, примеры 3-10) осуществлялись аналогичным образом, с тем отличием, что в приготавливаемый состав вносились различные навески наноалмазов, соответствующие содержанию последних от 0,1 до 5,0 мас.%. Результаты определения минимальной энергии инициирования также приведены в Таблице.
Взрывчатые вещества по характеру своего действия делятся на следующие группы.
· Инициирующие взрывчатые вещества.
· Бризантные (или дробящие) взрывчатые вещества.
· Пороха.
· Пиротехнические составы.
Инициирующими называются такие взрывчатые вещества, которые обладают весьма высокой чувствительностью и взрываются от незначительного внешнего механического (удар, трение) или теплового (луч лазера, пламя, нагрев, электрический ток) воздействия. Эти вещества всегда детонируют и вызывают детонацию других взрывчатых веществ. Инициирующие взрывчатые вещества применяются в небольших количествах для снаряжения капсюлей, создающих первоначальный импульс взрыва.
Бризантными называются такие взрывчатые вещества, которые при взрыве производят дробление окружающих предметов. Они значительно менее чувствительны к внешним воздействиям, чем инициирующие взрывчатые вещества, и детонируют обычно под воздействием взрыва другого взрывчатого вещества – детонатора. Детонатор представляет собой заряд взрывчатого вещества более чувствительного, чем взрывчатое вещество основного заряда. Взрыв детонатора осуществляется взрывом капсюля с инициирующим взрывчатым веществом (рис. 3.1). Сначала от механического или теплового воздействия взрывается капсюль. Образующаяся ударная волна вызывает взрыв детонатора, который, взрываясь, вызывает детонацию основного заряда. Бризантные взрывчатые вещества применяются в качестве разрывных зарядов для снаряжения мин, снарядов, подрывных патронов и служат для разрушения и дробления различных предметов и преград.
Рис. 3.1. Схема детонации бризантного взрывчатого вещества:
1 – капсюль (инициирующее взрывчатое вещество); 2 – детонатор;
3 – основной заряд бризантного взрывчатого вещества
Порохами называются такие взрывчатые вещества, характер взрыва которых позволяет использовать их в качестве источника энергии движения снарядов, мин, пуль и реактивных снарядов. Основным видом взрывчатого превращения порохов в обычных условиях является быстрее сгорание. Пороха к внешним механическим воздействиям не чувствительны. Разница в действии пороха и бризантного взрывчатого вещества можно пояснить простым примером, показанным на рис. 3.2. При быстром горении пороха (рис. 3.2, а) давление газа нарастает постепенно, снаряд движется с ускорением, врезаясь в нарезные каналы (которые служат для придания снаряду вращательного движения с целью стабилизации его траектории). При детонации (рис. 3.2, б) бризантного взрывчатого вещества при этих же условиях, газообразование происходит почти мгновенно, и образующиеся газы разрушают ствол и камеру.
Рис. 3.2. Схема действия взрывчатого вещества на снаряд при горении:
А – пороха; б – бризантного взрывчатого вещества
Пиротехнические составы представляют собой смеси из взрывчатых и невзрывчатых веществ. Взрывчатые свойства у них выражены значительно слабее, чем у обычных взрывчатых веществ. Пиротехническим составам присущи специальные свойства (яркое свечение, дымообразование, окраска пламени). Они применяются в осветительных и зажигательных патронах, в салютах и фейерверках, в дымовых шашках и т.д. Рассмотрим более подробно основные типы взрывчатых веществ.
Инициирующие взрывчатые вещества
В качестве инициирующих взрывчатых веществ наибольшее применение имеют гремучая ртуть, азид свинца и стифнат свинца.
Гремучая ртуть – фульминат ртути, представляет собой мелкокристаллический белый или серый порошок. Получается в результате действия этилового спирта на раствор ртути в азотной кислоте. Непрессованная гремучая ртуть чрезвычайно опасна в обращении, поскольку очень чувствительна. В спрессованном виде это вещество менее опасно и менее чувствительно к начальному возбуждению. Под влиянием влаги гремучая ртуть легко теряет свои взрывчатые свойства. При 5% влаги взрывчатые свойства понижаются, при 10% – она только сгорает, при 30% – превращается в инертное вещество.
Азид свинца – свинцовая соль азотистоводородной кислоты, представляет собой белый порошок. Обладает меньшей чувствительностью, чем гремучая ртуть, однако обладает инициирующей способностью в 10 раз большей, чем гремучая ртуть. Не гигроскопичен и в воде не растворяется. Применяется в алюминиевых оболочках, так как с алюминием не реагирует. При взаимодействии с медью образует азид меди – очень чувствительное взрывчатое вещество.
Стифнат свинца (ТНРС) – свинцовая соль стифниновой кислоты. ТНРС представляет собой твердое мелкокристаллическое вещество желтого цвета. Не гигроскопичен, не растворяется в воде и не взаимодействует с металлами. Чувствительность к удару ниже, чем у азида свинца, а к пламени – выше. Весьма чувствителен к электрическим разрядам. Инициирующая способность его ниже, чем у других инициирующих взрывчатых веществ.
Инициирующие взрывчатые вещества в смесях с другими веществами образуют ударные составы, которые применяются для снаряжения капсюлей-воспламенителей и капсюлей-детонаторов. Рецептуры некоторых ударных составов приведены в табл. 3.2.
Гремучая ртуть в ударных составах дает первоначальную вспышку, антимоний является горючим и служит для усиления форса пламени, бертолетова соль – окислитель, поддерживающий горение. Капсюли-воспламенители делятся на патронные и трубочные.
Патронные капсюли-воспламенители применяются в патронах и капсюльных втулках стрелкового оружия и артиллерийских снарядах. Они воспламеняются от удара бойка и дают начальный импульс для воспламенения боевого заряда. Схема патронного капсюля-воспламенителя приведена на рис. 3.3.
Таблица 3.2
Рецептуры ударных составов для винтовочных и пистолетных
капсюльных воспламенителей
|
Капсюль-воспламенитель |
Гремучая ртуть, масс.% |
Бертолетова соль, масс.% |
Антимоний, масс.% |
Масса, г. |
|
Пистолетный |
0.02 |
|||
|
Винтовочный |
0.03 |
|||
|
Капсюльная втулка |
0.025 |
Рис. 3.3. Схема патронного капсюля-воспламенителя
Он состоит из металлической оболочки (колпачка) 1, выполненной из латуни или меди, в которую запрессован ударный состав 2. Сверху ударный состав закрывается фольговым или бумажным кружком 3. Трубочные капсюли-воспламенители применяются в трубках и взрывателях и служат для инициирования детонации капсюля-детонатора.
Схема трубочного капсюля-воспламенителя приведена на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Схема трубочного капсюля-воспламенителя:
1 – колпачок с отверстием; 2 – ударный состав;
3 – фольговая чашечка; 4 – фольговая диафрагма
Для снаряжения трубочных капсюлей-воспламенителей используется тот же ударный состав, что и для патронных капсюлей-воспламенителей, но его масса в (5 ÷ 10) раз больше и составляет (0.08÷0.2) г.
Капсюли-детонаторы делятся на артиллерийские и подрывные. Артиллерийские капсюли-детонаторы применяют во взрывателях различных снарядов, мин, авиабомб и ручных грант. Назначение капсюля-детонатора – вызвать детонацию детонатора разрывного заряда бризантного взрывчатого вещества, которым снаряжен заряд.
По характеру начального импульса, возбуждающего взрыв, капсюли-детонаторы могут быть следующих типов.
· Накольные, действуют от накола жалом.
· Лучевые, действуют от луча (форса) огня капсюля-воспламенителя.
· Подрывные капсюли-детонаторы предназначены для возбуждения детонации подрывных зарядов. Они действуют от форса огня (бикфордов шнур) или от электрозапала. Схема подрывного капсюля-детонатора приведена на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Схема подрывного капсюля-детонатора:
1-гильза; 2-стифнат свинца; 3-азид свинца; 4-тетрил
Бризантные взрывчатые вещества
Бризантные взрывчатые вещества применяются для снаряжения артиллерийских снарядов, мин, ручных гранат, авиабомб, а также для приготовления подрывных средств. Основные бризантные взрывчатые вещества, используемые в настоящее время – пироксилин, нитроглицерин, тротил, меланит, гексоген, динамит, а также различные смеси и сплавы.
Пироксилин (нитроклетчатка) – твердое вещество волокнистого строения. Получается обработкой растительной клетчатки (хлопок, лен, древесина) смесью азотной и серной кислоты – нитрацией или нитрованием клетчатки. В зависимости от степени нитрации, содержание азота в пироксилине может быть различным. Чем больше содержание азота, тем выше взрывчатые свойства пироксилина. Пироксилин весьма гигроскопичен. При содержании влаги до 3% пироксилин называют сухим, при содержании влаги более 3% – влажным. Сухой пироксилин очень опасен – взрывается от удара и трения. При содержании влаги более 25% – он малочувствителен и безопасен в обращении и хранении. Пироксилин применяется для изготовления бездымного пороха и для подрывных работ. Для снаряжения боеприпасов – применяется пироксилин №1 (13% азота), пироксилин №2 (12% азота).
Нитроглицерин – ядовитая прозрачная маслянистая жидкость. Получается обработкой глицерина азотной и серной кислотой. Очень чувствителен к ударам, трению, сотрясению. В чистом виде не применяется. Используется при изготовлении бездымных порохов в качестве растворителя и для приготовления динамита в подрывных работах.
Тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ) – это твердое мелкокристаллическое вещество темно-желтого цвета. Получается обработкой толуола (продукта сухой перегонки каменного угля) азотной и серной кислотой. Тротил нечувствителен к ударам и нагреванию, безопасен в обращении и обладает высокой стойкостью при хранении (толовые шашки сохраняют способность взрываться даже через десятки лет хранения). На открытом воздухе горит коптящим пламенем без взрыва. Тротил – наиболее распространенное взрывчатое вещество. Применяется для снаряжения снарядов, мин, бомб и в подрывных работах.
Мелинит (пикриновая кислота) – плотная кристаллическая масса желто-лимонного цвета. Получается из карболовой кислоты путем обработки ее азотной и серной кислотами. Это более сильное взрывчатое вещество, чем тротил. Недостаток – способность образовывать в местах стыка с металлическими оболочками химические соединения (соли) – пикраты, очень чувствителен к удару и трению. Применяется для приготовления подрывных зарядов.
Гексоген получают обработкой уротропина и пентаэритрита азотной кислотой. Является наиболее мощным бризантным взрывчатым веществом. Гексоген – кристаллическое белое вещество, хорошо плавится и не взаимодействует с металлами. Это более мощное взрывчатое вещество, чем тротил и мелинит, но и более чувствительное к механическим воздействиям. Флегматезированый гексоген применяется для снаряжения бронебойных и зенитных снарядов и для изготовления дополнительных детонаторов.
Аммониты (взрывчатые вещества на основе аммонийной селитры) – это суррогатные взрывчатые вещества, которые составляют из смеси аммонийной селитры, тротила, порошка алюминия и других наполнений. По взрывному действию уступают тротилу, малопригодны для хранения и применяются обычно только в военное время (дешевизна сырья). В СССР во время Великой Отечественной Войны аммониты были основными типами взрывчатых веществ. В мирное время их используют в народном хозяйстве (подрыв ледяных заторов, угольных пластов в шахтах и т.д.). Для ручных гранат применяются две разновидности аммонитов – аммотол (смесь аммонийной селитры и тротила) и аммонал – смесь аммонийной селитры, бризантного взрывчатого вещества и порошка алюминия.
Пластит–4 (С–4) – это тестообразная масса кремового или коричневого оттенка (реже – ярко-оранжевого). Состоит из 80 % порошкообразного гексогена и 20 % пластификатора (чем и обусловлены его свойства). По внешнему виду напоминает пластилин или воск, маслянист на ощупь, пластичен в температурном режиме от -30° С до + 50° С. Так же как и тротил, очень устойчив к внешним воздействиям – его можно мять, резать, ронять, подвергать ударам без опасных последствий. Особые свойства пластита определяют его применение для террористических целей – заряд пластита можно поместить в любую щель, раскатать тонким слоем в письмо, спрятать в конструкцию любой конфигурации. Применяется, чаще всего, в какой либо оболочке (бумага, мешочек) и прикрепляется клеящей лентой или скотчем к взрываемому объекту. Пластит–4 поставляется в стандартных брикетах массой 1 кг, обернутых бумагой. Заряды пластита применяются в активной броне танков, а также для снаряжения противопехотных мин МОН–50.
Пороха
Порохами, или метательными взрывчатыми веществами, называются взрывчатые вещества, для которых основной формой взрывчатого превращения является быстрое сгорание со скоростью u в » (1÷10) м/с. Пороха применяются в качестве источников энергии движения снарядов, пуль, мин, реактивных снарядов. Кроме того, пороха используются в качестве вспомогательных средств–воспламенителей, газогенераторов и т.д.
Пороха делятся на две группы – механические смеси и пороха коллоидного типа.
К механическим смесям относятся следующие составы.
· Дымный (черный) порох.
· Аммонийный порох.
· Смесевые высокоэнергетические материалы и твердые ракетные топлива.
Основой всех коллоидных порохов является пироксилин. В зависимости от характера растворителя коллоидные пороха делятся на следующие группы.
· Пироксилиновые пороха (на летучем растворителе).
· Нитроглицериновые пороха (на труднолетучем растворителе).
· Тротиловые пороха (на нелетучем растворителе).
· Вискозные пороха (без растворителя).
Механические смеси
Дымный или черный порох – это механическая смесь калиевой селитры, серы и древесного угля (S, KNO3, C). Более 500 лет дымный порох был единственным взрывчатым веществом, применявшемся в военном деле для изготовления зарядов в артиллерийском и стрелковом оружии и для подрывных работ. Только во второй половине XIX века для боевых зарядов вместо дымного пороха начали применять пироксилиновый порох. Наиболее оптимальный состав дымного ружейного пороха был установлен в конце XVIII века на основе работ М.В. Ломоносова. Состав дымного пороха приведен в табл. 3.3.
|
Таблица 3.3 Состав дымного пороха
|
Этот состав до настоящего времени существенно не изменился. Селитра при нагревании легко выделяет кислород, необходимый для горения угля и серы. С увеличением содержания селитры (до 80 %) сила пороха и скорость его горения увеличиваются. Уголь в составе пороха является горючим веществом. |
При увеличении его содержания, скорость горения пороха уменьшается. Сера является цементатором, связывающим селитру с углем, а также горючим веществом, облегчающим воспламеняемость дымного ружейного пороха (сера воспламеняется при более низкой температуре, чем уголь). С увеличением содержания серы скорость горения и сила пороха уменьшается. Дымный ружейный порох получается тщательным перемешиванием измельченных составных частей, прессованием смеси и дроблением прессованной лепешки на зерна различных размеров. Порох чувствителен ко всем видам механического воздействия (удар, трение, искра и т.д.). При попадании пули в пороховой заряд почти всегда происходит его взрыв. Вместе с тем, черный порох не детонирует. При сгорании дымного ружейного пороха образуется 45 % газообразных и 55 % твердых продуктов (дым, нагар в канале ствола). В настоящее время в боевых зарядах дымный ружейный порох не применяется (малая сила пороха, демаскировка дымом, опасность в обращении, гигроскопичность). Применяется для изготовления воспламенителей, а также в запалах ручных гранат.
Аммонийный порох состоит из аммонийной селитры (90 %) и древесного угля (10 %). Получается смешиванием компонентов и прессованием в виде элементов заданной формы (кольца, сегменты). Аммонийный порох – твердое вещество серого цвета. В отличие от дымного пороха все его продукты сгорания – газообразные. Чувствительность к механическим воздействиям – слабая. Очень гигроскопичен и непригоден для хранения. Применяется в военное время для замены (25÷35) % заряда пироксилинового пороха.
Смесевые высокоэнергетические материалы и смесевые твердые ракетные топлива (СТРТ) представляют собой широкий класс энергоемких веществ, использующихся в качестве источников энергии в газогенераторах различного назначения и в ракетных двигателях на твердом топливе. В состав СТРТ входят полимерное горючее-связующее (бутилкаучук), окислитель (перхлорат аммония или нитрат аммония) и металлическое горючее (порошкообразный алюминий).
Коллоидные пороха
Пироксилиновый бездымный порох изготавливается из смеси двух сортов пироксилина – № 1 и № 2 в разных соотношениях. Смесь этих сортов растворяется в спиртово-эфирной смеси. Получаемая однородная желеобразная масса продавливается через специальные фильтры. После резки и сушки получаются пороховые зерна (ленточные, трубчатые, цилиндрические, многоканальные пороха). В состав пироксилинового пороха вводят до 3 % примесей – стабилизаторов, флегматизаторов и пламегасителей. Стабилизаторы (дифениламин) замедляют разложение пороха и увеличивают срок хранения до 20 лет (без стабилизаторов порох хранится в течение 10 лет). Флегматизаторы (камфара) уменьшают скорость горения. Пламегасители (канифоль, дибутилфталат) уменьшают пламя при выстреле. Они поглощают часть энергии пороха и снижают температуру продуктов сгорания. Большой вклад в разработку бездымных порохов внес Д.И. Менделеев. Пироксилиновый порох имеет ряд преимуществ перед дымным ружейным порохом.
· Обладает более высокой энергетикой.
· При сгорании не образует дыма и нагара в стволе орудия (98.5 % – газообразные продукты).
· Позволяет изготавливать заряды разнообразной величины и формы, что дает возможность регулирования продолжительности горения заряда.
· Обладает низкой гигроскопичностью.
· Сохраняет свои свойства при длительном хранении, нечувствителен к удару.
Нитроглицериновый бездымный порох изготавливается из пироксилина, в качестве растворителя применяется нитроглицерин. В зависимости от марки пироксилина различают баллиститы (пироксилин № 2) и кордиты (пироксилин № 1). Преимущества нитроглицериновых порохов перед пироксилиновыми состоят в следующем:
· Более высокие значения силы пороха.
· Меньшая затрата времени на их производство – (5÷7) часов вместо нескольких суток.
· Низкая себестоимость.
· Лучшее сохранение свойств при хранении.
· Применяются для минометов, реактивных систем залпового огня, ракетных двигателей на твердом топливе.
Тротиловый порох изготавливается из смеси пироксилина и тротила. Порох получается путем специальной обработки при повышенной температуре и при большом давлении. В нем отсутствует летучий растворитель, поэтому тротиловый порох более стабилен по своим качествам, чем пироксилиновые и нитроглицериновые пороха. В последнее время получает все большее применение.
Вискозный порох (порох без растворителя) представляет собой пронитрованную и стабилизированную предварительно уплотненную целлюлозу. Эти пороха еще плохо изучены. Применяются для изготовления зарядов к винтовкам и пистолетам.
Пиротехнические составы
Пиротехнические составы применяются для снаряжения специальных снарядов, пуль, ракет и так далее. Многие пиротехнические составы являются взрывчатыми веществами, однако взрывчатые свойства у них выражены значительно слабее, чем у обычных взрывчатых веществ. Энергия, высвобождающая при горении пиротехнических составов, затрачивается не на производство механической работы, а на образование пиротехнического эффекта (освещение местности, инициирование пожара и т.д.). Пиротехнические составы представляют собой механические смеси из горючего, окислителя, цементатора и специальных примесей. В качестве горючего применяются алюминий, магний, их сплавы, бензин, керосин, нефть, скипидар, крахмал и т.д.. В качестве окислителей – соли азотной, хлорной и хлорноватой кислоты, оксиды металлов (окись железа, переокись бария, двуокись марганца и др.). В качестве цементаторов – олифа, канифоль, шеллак, искусственные смолы (бакелит и др.). Они служат для связывания состава и придания ему механической прочности. Специальные примеси служат для окрашивания пламени или дыма.
По характеру применения пиротехнические составы делятся на следующие группы.
· Осветительные.
· Зажигательные.
· Сигнальные.
· Дымовые.
· Трассирующие.
Осветительные составы применяются для снаряжения осветительных патронов, снарядов и авиабомб и служат для освещения местности или отдельных объектов. Наиболее употребительный состав имеет 18 % алюминия, 4 % магния, 75 % азотнокислого бария, 3 % олифы. Осветительные составы прессуются в цилиндрическую оболочку, с одной стороны которой запрессовывается воспламенительный состав (дымный порох). Схема осветительного патрона приведена на рис. 3.6. Характеристики некоторых осветительных составов приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Характеристики некоторых осветительных составов
|
Боеприпас |
Сила света, тыс. свечей |
Время действия, с |
|
Патрон |
||
|
Снаряд |
||
|
Авиабомба |
Зажигательные составы применяются для снаряжения пуль, снарядов и авиабомб. Они делятся на три группы.
· Термитно-зажигательные составы, содержащие в качестве окислителя оксиды металлов.
· Зажигательные составы – кислородосодержащие смеси (соли).
· Зажигательные составы, не содержащие окислитель.
Рис. 3.6. Схема осветительного патрона:
1–гильза; 2–капсюль; 3–заряд дымного пороха;
4–воспламенительный состав; 5–осветительный состав; 6-пыж
Термитно–зажигательные составы изготавливаются на основе термита (смесь 25 % алюминия и 75 % окиси железа) с температурой горения порядка 2500° С. В чистом виде термит не применяется, так как имеет небольшой радиус зажигания. Пример термитного зажигательного состава для 76 мм снаряда приведен в табл. 3.5.
Таблица 3.5
Состав термитного зажигательного снаряда
|
Вещество |
Бариевая селитра |
Калиевая селитра |
Оксид железа |
Алюминий |
Магний |
Цементатор |
Зажигательные составы с окислителем в виде различных солей дают высокую температуру горения и легко воспламеняются. Эти составы используются для снаряжения зажигательных малокалиберных снарядов и пуль. Зажигательные составы без окислителя горят за счет кислорода воздуха. В качестве примера приведем авиабомбу с корпусом из электрона (сплав 92 % магния и 8 % алюминия), заполненным термитным составом. При горении такой бомбы развивается температура до (700 ÷ 900)° С и образуются раскаленные искры, которые разлетаются на большое расстояние.
К зажигательным составам относится отвержденное горючее (напалм) – студнеобразная масса, получаемая смешиванием стеариновой кислоты и спиртового раствора едкого натра с нефтепродуктами. Легко воспламеняется и дает яркое объемное пламя.
Самовоспламеняющиеся вещества – белый фосфор и смеси с ним легко воспламеняются на воздухе (Т » 1000° С). Примером использования данного вещества являются бутылки для поджигания танков, широко применявшиеся во время Великой Отечественной Войны («Коктейль Молотова»). Они содержат горючее и фосфор, растворенный в сероуглероде. При испарении растворителя фосфор воспламеняется на воздухе, и зажигаются сначала пары сероуглерода, а затем и основное горючее.
Сигнальные составы дают при горении цветное пламя, например красного, желтого, зеленого, белого цвета. Сигнальные составы с пламенем синего цвета не применяют, так как синее пламя плохо различимо на большом расстоянии. Для получения красного пламени в состав вводят соединения стронция, зеленого пламени – соединения бария, желтого – соли натрия, белого – соли бария и калия. Для увеличения яркости в сигнальные составы вводят до 5 % алюминия или сплава алюминия с магнием. Сигнальные составы применяются в 26 мм патронах (ракетницах). Высота подъема ракеты составляет 90 м, время горения заряда – 6.5 с, сила света пламени – 10000 свечей.
Дымовые составы предназначены для маскировки объектов и задымления боевых порядков противника. Применяются для снаряжения дымовых шашек, снарядов, мин. По характеру процесса дымообразования делятся на три группы.
· Дымообразование в результате горения.
· Дымообразование в результате взаимодействия состава с влагой воздуха.
· Дымообразование в результате термической возгонки.
К первой группе относится белый фосфор. При температуре +50° С, он воспламеняется и горит с образованием густого белого дыма. Ко второй группе относятся триоксид серы, четыреххлористое олово, хлорсульфоновая кислота. К третьей группе относятся дымовые шашки (шашки Ершова), которые состоят из калийной селитры (10 %), хлористого аммония (40 %), бертолетовой соли (20 %), древесного угля (10 %), нафталина (20 %). При горении смеси Ершова происходит возгонка хлористого аммония и нафталина, конденсация паров которых приводит к образованию дыма.
Трассирующие составы служат для обозначения пути полета пули или снаряда (белая или красная трасса). Примеры трассирующих составов приведены в табл. 3.6.
Пиротехнические составы, наряду с рассмотренными выше примерами применения для военных целей, широко используются в качестве зарядов для снаряжения ракет и пиротехнических устройств при проведении салютов, организации красочных фейерверков и других праздничных зрелищ. Используемые при этом пиротехнические заряды являются комбинацией различных составов.
Таблица 3.6
Состав трассирующих смесей
|
Трассирующий состав |
Вещество |
|
|
Белая трасса |
Нитрат бария |
|
|
Магний |
||
|
Шеллак |
||
|
Красная трасса |
Азотнокислый стронций |
|
|
Магний (алюминий) |
||
|
Цементатор |
Инициирующие взрывчатые вещества обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям (удару, трению и воздействию огня). Взрыв сравнительно небольших количеств инициирующих ВВ в непосредственном контакте с бризантными ВВ вызывает детонацию последних.
Вследствие указанных свойств инициирующие ВВ применяются исключительно для снаряжения средств инициирования (капсюлей-детонаторов, капсюлей - воспламенителей и прочее).
К инициирующим взрывчатым веществам (ВВ) относятся:
· гремучая ртуть (фульминат ртути);
· асид свинца (азотистоводороднокислый свинец);
· тенерес – тринитрорезорцинат свинца ТНРС .
Они имеют высокую чувствительность к внешним влияниям и требуют очень осторожного обращения с ними.
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Рис. 1. Классификация взрывных веществ
Инициирующие ВВ представляют собой мелкокристаллические вещества, как правило, плохо растворяющиеся в воде.
Гремучая ртуть (фульминат ртути ) представляет собой мелкокристаллическое сыпучее вещество белого или серого цвета. Она ядовита, плохо растворяется в холодной и горячей воде. При увлажнении гремучей ртути её взрывчатые свойства и восприимчивость к начальному импульсу понижается (например при 10% влажности гремучая ртуть только горит, а при 30% влажности не горит и не детонирует). Применяется для снаряжения капсюлей – детонаторов и капсюлей – воспламенителей.
Гремучая ртуть при отсутствии влаги не взаимодействует химически с медью и её сплавами. С алюминием же она взаимодействует энергично с выделением тепла и образованием невзрывчатых соединений (происходит разъедание алюминия). Поэтому гильзы гремучертутных капсюлей изготовляются из меди или мельхиора, а не из алюминия.
Азид свинца (азотистоводороднокислый свинец ) – представляет собой мелкокристаллическое вещество белого цвета, слабо растворяющееся в воде.
К удару, трению и действию огня азид свинца менее чувствителен, чем гремучая ртуть. Азид свинца не теряет способность к детонации при увлажнении в низких температурах, инициирующая способность его значительно выше, чем инициирующая способность гремучей ртути. Применяется для снаряжение капсюлей – детонаторов.
Азид свинца химически не взаимодействует с алюминием. Но активно взаимодействует с медью и её сплавами, поэтому гильзы капсюлей, снаряженных, азидом свинца, изготавливаются из алюминия, а не из меди.
Тенерес (ТНРС) – представляет собой мелкокристаллическое несыпучее вещество темно-желтого цвета; растворимость его в воде незначительна. Чувствительность тенереса к удару ниже чувствительности гремучей ртути и азида свинца; по чувствительности к трению он занимает среднее место между гремучей ртутью и азидом свинца.
Бризантные взрывчатые вещества применяются в качестве промежуточных и основных зарядов при проведении подрывных работ или для снаряжения боеприпасов. Сравнительно невысокая чувствительность бризантных ВВ к механическому и тепловому влиянию, их достаточная безопасность, обусловили удобство их практического применения.
Под бризантностью понимается способность взрывчатого вещества дробить при взрыве соприкасающихся с ним предметы (металл, горные породы и т.д.)
По мощности бризантные ВВ делятся на три группы:
· повышенной мощности;
· нормальной мощности;
· пониженной мощности.
К ВВ повышенной мощности относятся :
ТЕН; гексоген; тетрил.
Они представляют из себя кристаллические вещества, не растворимые в воде.
ТЕН (тетранитропентаэритрит, пентрит) применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов и детонирующих шнуров. Из всех ВВ он наиболее чувствительный к механическим влияниям, от выстрела пули взрывается, горение может перейти в детонацию.
Гексоген (триметилентринитроамин) представляет собой мелкокристаллическое вещество белого цвета по внешнему виду трудно различимое с сахаром; он не имеет ни вкуса, ни запаха, негигроскопичен, в воде не растворяется. Гексоген в чистом виде прессуется плохо, поэтому его часто применяют с добавлением небольшого количества флегматизатора (сплав парафина с церезином), который улучшает пресуемость гексогена и в то же время понижает его чувствительность к механическим воздействиям. Может в чистом виде применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов, чувствительность к влияниям немного ниже, чем у Тена. В сплаве с тетрилом используется в кумулятивных зарядах, для повышения энергии в смесь прибавляется алюминий.
Кумулятивный заряд – заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или конусообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте.
Кумулятивный эффект – (от латинского - comulo собираю, накапливаю) концентрация взрыва в одном направлении.
Тетрил (тринитрофенилметилнитроамин) представляет собой кристаллическое вещество ярко-желтого цвета без запаха, солоноватое на вкус. Тетрил негигроскопичен и нерастворим в воде, достаточно легко прессуется до плотности 1,60-1,65. Применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов и промежуточных детонаторов в разных боеприпасах. Чувствительность ниже, чем в гексогена, но от выстрела пули также может взрываться, а горение может перейти в детонацию.
К ВВ нормальной мощности относятся :
Тротил; пикриновая кислота; пластические ВВ (пластит-4).
Тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ) - основное бризантное ВВ, применяется для подрывных работ и снаряжения большинства боеприпасов. Представляет собой кристаллическое вещество от светло-желтого до светло-коричневого цвета, горьковатого на вкус. Тротил негигроскопичен и практически не растворим в воде; в производстве он получается в виде порошка (порошкообразный тротил) мелких чешуек (чешуированный тротил) или гранул (гранулированный тротил). Чешуированный тротил хорошо прессуется, до плотности 1,6. Он практически безопасный в использовании.
Горение тротила в замкнутом пространстве может переходить в детонацию. На открытом воздухе горит желтым сильно коптящим пламенем без взрыва. Прессованный и литой тротил от прострела обычной ружейной пули не взрывается и не загорается, с металлами химически не взаимодействует, прессованный тротил детонирует от капсюля-детонатора.
К удару, трению и тепловому воздействию тротил малочувствителен.
Для выполнения подрывных работ тротил применяется в виде прессованных тротиловых шашек (рис. 2):
· больших - размерами 5x5x10 см и массой 400 гр.
· малых – 5 x 2,5 x 10 см и массой 200 гр;
· буровых (цилиндрических) – d =3см, h =7см, массой 75 гр.
В каждой тротиловой шашке есть зажигательное гнездо для капсюля-детонатора. Для защиты шашек от внешнего воздействия их покрывают слоем парафина и обертывают бумагой, на которую затем наносится еще один слой парафина. Место расположения зажигательного гнезда маркируется черной точкой.
Поставляется в деревянных ящиках. В каждый ящик уложено 30 больших и 65 малых или 250 буровых шашек. Такой ящик можно использовать в качестве сосредоточенного заряда массой 25 кг без снятия крышки. В крышке имеется отверстие, закрытое съёмной планкой, против которой уложена большая шашка с резьбой.
а - большая (400 г);б -малая (200 г);
в - буровая (75 г);
г - гнездо для капсюля-детонатора
Пикриновая кислота (тринитрофенол, мелинит) представляет собой кристаллическое вещество желтого цвета, горькое на вкус Пыль пикриновой кислоты сильно раздражает дыхательные пути. Чувствительность пикриновой кислоты к удару, трению и тепловому воздействию несколько выше чувствительности тротила; от прострела ружейной пулей может взрываться, а горение переходит в детонацию. Применяется для снаряжения некоторых боеприпасов.
