Инициирующие вв повышенной термостойкости
Опыт применения средств инициирования в средствах пироавтоматики, изделий ракетной и космической техники, а также в прострелочно-взрывной аппаратуре, применяемой при обработке нефте- и газодобывающих скважин, потребовал повышения термической стойкости инициирующих ВВ.
Из известных к настоящему времени термостойких инициирующих ВВ наибольший практический интерес представляют: азид кадмия (Cd(N3)2) и азид таллия (TlN3), а также стифнат бария (C6H(NO2)3Ва 3H2O).
Бризантные взрывчатые вещества.
Бризантными взрывчатыми веществами (БВВ) называются взрывчатые системы, применяющиеся для целей разрушения и дробления. Название их происходит от латинского слова BRIZER, что означает дробить, разрушать. БВВ отличаются сравнительно невысокой чувствительностью к внешним воздействиям и взрываются преимущественно от взрывного, инициирующего импульса. Источником такого импульса служат инициирующие ВВ. Поэтому бризантные ВВ часто называют вторичными взрывчатыми веществами в отличие от инициирующих (первичных) ВВ.
Характерной формой взрывчатого превращения бризантных ВВ является детонация. По своим энергетическим и взрывчато-техническим характеристикам бризантные ВВ значительно превосходят инициирующие ВВ.
Классификация бризантных ВВ предусматривает деление их на две группы: индивидуальные БВВ и смесевые БВВ.
В свою очередь, индивидуальные БВВ подразделяют на группы по классификационному признаку – химическому составу.
Используя вышеуказанный классификационный признак, выделяют следующие группы:
1. Нитросоединения. Эти БВВ характеризуются наличием одной или нескольких нитрогрупп –NO2, связанных с атомом углерода R–NO2 (R–углеродсодержащий радикал).
К числу наиболее распространенных БВВ этой группы относятся:
а) нитросоединения ароматического ряда: тринитротолуол (тротил) C6H2(NO2)3CH3 и другие нитропроизводные толуола, динитробензол C6H4(NO2)2 и другие нитропроизводные бензола, тринитроксилол C6H(CH3)2(NO2)3 (ксилил) и другие нитропроизводные ксилола, динитронафталин C10H6(NO2)2 и другие нитропроизводные нафталина, тринитрофенол C6H2(NO2)3ОН (пикриновая кислота) и другие нитропроизводные фенола;
б) нитросоединения алифатического ряда (нитрометан CH3NO2 и другие нитропроизводные метана).
2. Нитроамины – соединения с общей формулой R–NH–NO2, т.е. вещества, у которых нитрогруппа (или несколько нитрогрупп) связана с углеродсодержащим радикалом через атом азота.
Наиболее распространенными ВВ этой группы являются:
а) нитропроизводные ароматических аминов – тринитрофенилметилнитроамин C6H2(NO2)3·NCH3NO2 (тетрил), гексанитродифениламин C12H7NH(NO2)6·(гексил) и др.;
б) нитропроизводные гетероциклических аминов –циклотриметилентринитроамин (CH2NNO2)3 (гексоген), цикло-тетраметилентетранитроамин (CH2NNO2)4 (октоген), гексанитрогексаазаизовюрцитан (С6H6N12O12) (СL-20) и др.;
в) нитроамины алифатического ряда – этилендинитроамин C2H4(NHNO2)2 (ЭДНА), метилендинитроамин CH2(NHNO2)2 (медина) и др.
3. Нитраты, представленные двумя подгруппами:
а) нитраты спиртов, или, так называемые, азотнокислые эфиры, характеризующиеся наличием нитратных атомных группировок R–ONO2 - глицеринтринитрат C3H5(ONO2)3 (нитроглицерин), этиленгликольдинитрат C2H4(ONO2)2 (нитрогликоль), пентаэритриттетранитрат C(CH2ONO2)4 (ТЭН), нитраты целлюлозы [C6H7O2(OH)3-n (ONO2)n]x.
б) нитраты типа комплексной соли R–NH2 HNO3 или [R NH3] NO2.
4. Нитросоединения со смешанными функциональными группами:
а) нитрованные продукты конденсации тринитроэтилового спирта и аминов, нитропроизводные мочевины, эфиры тринитроэтилового спирта и соли тринитрометана (нитроформа). К ним относятся такие ВВ как тринитроэтилэтилендинитроамин (бистетрин) [СН2NNO2CH2C(NO2)3]2 (вещество Н), тринитромасляный эфир тринитромасляной кислоты (вещество Б), которые обладают повышенной мощностью;
б) нитроаминные соединения, например, диаминотринитробензол C6H5N5O6 (ДАТБ), триаминотринитробензол C6H6N6O6 (ТАТБ),.
Смесевые БВВ по агрегатному состоянию подразделяются на твердые и жидкие.
Твердые смесевые бризантные ВВ делятся на три группы:
а) смеси взрывчатых соединений, т.е. смеси, состоящие только из взрывчатых компонентов. К числу таких смесей относятся смеси типа тротил – гексоген (ТГ), тротил – ТЭН (пентолиты), этилендинитроамин – тротил (эднатолы), аммиачная селитра – тротил (амматолы), и др.;
б) смеси взрывчатых соединений с невзрывчатыми веществами, как, например, тротил – гексоген – алюминий (ТГА), тротил – алюминий (тритоналы), динамиты и др. К этой же группе смесевых БВВ относятся флегматизированные ВВ, содержащие от 5 до 20% инертных веществ – флегматизаторов таких, например, как парафин, стеарин, воск, церезин и т.п.
в) смеси невзрывчатых веществ, состоящие из горючего, окислителя и ряда регулирующих добавок. К смесям этой группы, обладающим низкими взрывчато-техническими характеристиками, относится, например, хлоратиты (окислитель – хлорат калия, перхлоратиты (окислитель – перхлорат калия или перхлорат аммония) и др.
В отдельную группу выделяются пластичные и эластичные ВВ, состоящие из кристаллических бризантных ВВ и пластифицированного полимерного связующего.
2. Жидкие смесевые БВВ представляют собой растворы жидких окислителя, горючего и, иногда, регулирующих добавок.
В зависимости от природы окислителя различают:
а) смеси на основе азотной кислоты;
б) смеси на основе тетранитрометана;
в) смеси на основе жидкой четырехокиси азота и др.
Жидкие смеси БВВ не получили широкого практического применения.
Все БВВ, использующиеся для военных целей, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
-большое содержание энергии или, как говорят, большая мощность;
-относительно невысокая чувствительность к простым внешним воздействиям, обеспечивающая безопасность производства и служебного применения;
-достаточно высокая восприимчивость к инициирующему взрывному импульсу, обеспечивающая надежное возбуждение детонации в заряде БВВ;
-химическая стабильность и термическая стойкость, а также отсутствие взаимодействия с металлом корпуса боевой части ракеты, снаряда или другого боеприпаса при длительном хранении;
-экологическая безопасность, определяемая содержанием токсичных компонентов в продуктах детонации (в последнее время это требование предъявляется не только к промышленным, но и к ВВ военного назначения);
-наличие широкой сырьевой базы, обеспечивающей огромную потребность в бризантных ВВ как в мирное, так и, особенно, в военное время.
Рис.4.2. Классификация смесевых ВВ по агрегатному состоянию
По составу различают двухкомпонентные, трехкомпонентные и многокомпонентные смесевые бризантные ВВ.
До настоящего времени для снаряжения боеприпасов применяются литые двухкомпонентные смеси - смеси типа ТГ (тротил – гексоген), такие как ТГ 40/60, ТГ 50/50, ТГ 20/80 (в числителе указывается содержание тротила, в знаменателе – содержание гексогена) и смеси ТН, такие как ТН 34/66, ТН 24/76.
Рис. 4.3. Классификация смесевых ВВ
по способу приготовления зарядов
Для снаряжения кумулятивных боеприпасов, реактивных снарядов и авиабомб особенно широко применяется смесевое БВВ ТГ 50/50, которое имеет меньшую чувствительность к удару, чем гексоген и более высокой теплотой взрыва, чем тротил. Еще более высокой теплотой взрыва обладают смеси ТГ 40/60 и ТГ 20/80. В смесевом бризантном ВВ ТГ 20/80 гексоген используется в виде специально приготовленных кристаллов размером до 2 мм.
Пиротехнические составы -
Пиротехнические составы – это гетерогенные смеси, способные к самостоятельному горению и дающие при этом световой, тепловой, дымовой, звуковой или реактивный эффекты.По назначению они делятся на составы для снаряжения пиротехнических средств военного назначения, применения в народном хозяйстве и в качестве топлива для ракет.
В общем случае ПС содержат порошкообразные окислители, горючие, функциональные, технологические и другие добавки. Окислителями служат нитраты, хлораты и перхлораты щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды и пероксиды некоторых металлов, фтор (хлор) органические соединения. В качестве горючих используют главным образом металлы и бор, а также углеводородные смеси и др. Функциональными добавками являются вещества, обеспечивающие в соответствии с назначением основные функциональные свойства: цвет, дымность, жгучесть, состав, температуру горения, излучательную способность, электропроводность и другие требуемые свойства продуктов превращения.
Наряду с функциональными в состав ПС входят добавки, обеспечивающие технологические характеристики и соответственно технологию зарядов и их элементов, а также механические, эксплуатационные и другие свойства.
Пиротехнические составы в последние годы используют в военных и народно-хозяйственных целях:
воспламенение боеприпасов стрелкового оружия, артиллерийских и минометных систем, зарядов РДТТ и других энергосиловых систем;
создание различных пиротехнических эффектов: пламенные ПС: цветные огни-салюты, аэрозолеобразующие составы-воздействие на облака, тушение пожаров, получения чистых газов-газогенерирующие ПС, а также малогазовые ПС-в качестве теплогенераторов, источников электрического тока, СВС-синтеза карбидов, нитридов, силицидов и др.
Пиротехнические составы классифицируются по назначению, характеру процессов, протекающих при горении и технологическим свойствам.
По назначению они делятся на составы для снаряжения пиротехнических средств, применения в народном хозяйстве и в качестве топлива для ракет.
Пиротехническими составами снаряжают следующие средства военного назначения:
– осветительные (авиабомбы, авиационные факелы, артиллерийские снаряды, мины, патроны), используемые для освещения местности в темное время суток;
– фотоосветительные (фотобомбы, фотопатроны), применяемые при ночной аэросъемке и для других целей;
– трассирующие, делающие видимой траекторию полета быстролетящих объектов (пуль, снарядов, ракет и т.д.);
– инфракрасного (ИК) излучения, используемые в качестве ложных тепловых целей и для слежения за полетом снарядов и ракет;
– ночные сигнальные (авиабомбы, патроны и т.д.), применяемые для подачи сигналов ночью;
– дневные сигнальные (патроны и т.д.), используемые для подачи сигналов в дневных условиях;
– маскирующие (дымовые шашки, кассеты, снаряды, гранаты и т.д.), применяемые для создания дымовых завес;
– зажигательные (бомбы, снаряды, пули и т.д.), служащие для уничтожения военных объектов и техники противника;
– термобарические (гранаты, снаряды, авиабомбы), предназначенные для уничтожения живой силы и техники противника;
– целеуказательные (авиабомбы, снаряды и т.д.), указывающие место нахождения объекта противника;
– пироавтоматики (пирорезаки, пирозатворы, пирозамки, пиронагреватели, патроны выдавливания жидкости и т.д.), применяемые в ракетно-космической технике;
– учебно-имитационные, используемые на маневрах, учениях и в боевой обстановке (для дезориентации противника);
– воспламенительные, применяемые для воспламенения составов и топлив;
– газогенераторы различного назначения, в том числе для накачки лазеров;
– пиротехнические источники тока;
– ракеты различного назначения и дальности полета, использующие твердые топлива пиротехнического типа.
В зависимости от применения ПС делятся на осветительные, фотоосветительные (фотосмеси), трассирующие, инфракрасного излучения, зажигательные, сигнальных огней, цветных сигнальных и маскирующих дымов, безгазовые, газогенерирующие, воспламенительные, свистящие, имитационные, целеуказательные, твердые топлива пиротехнического типа и т.д. Многие из них применяются в различных видах средств, например, осветительные составы могут быть использованы в трассирующих и сигнальных средствах, а составы цветных дымов – в сигнальных и маскирующих.
По характеру горения ПС подразделяются на равномерногорящие и сгорающие в пульсирующем режиме.
Среди ПС, применяемых в народном хозяйстве, следует выделить сигнальные, фейерверочные, термитные, газогенерирующие, пожаротушащие, пестицидные, спичечные, для воздействия на переохлажденные облака и туманы, получения тугоплавких металлов и соединений, чистых газов, подогрева пищи, защиты садов от заморозков, уменьшения усадки и образования раковин в процессе охлаждения расплавленного металла, подогрева металла перед сваркой взрывом и разогрева паяльников, снятия остаточных напряжений в сварных швах продуктопроводов, создания плазмы, выработки электроэнергии и т.д.
По характеру процессов, протекающих при горении, ПС делятся на пламенные (белопламенные, цветопламенные, составы с преимущественным излучением в ультрафиолетовой или инфракрасной областях спектра), тепловые (термитно-зажигательные, безгазовые, малогазовые), аэрозолеобразующие (белого, черного, цветного, пестицидного дыма; для воздействия на переохлажденные облака и туманы и т.д.) и вещества и смеси, сгорающие за счет кислорода воздуха.
По технологическим свойствам ПС делятся на порошкообразные (включая гранулированные), термопластичные и литьевые.