книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 1 Химия

лозы. В табл. 85 приведены некоторые характеристики прове­ ренных в составах АОС полимеров, имеющих температуру раз­ ложения более 200°С (нитраты целлюлозы — 90...140°С).

Новые составы АОС, близкие или несколько уступающие составу ПТ-4 по огнетушащей эффективности, имеют сущест­ венно более высокую термостойкость, а генераторы типа МАГ могут эксплуатироваться в широком температурном диапазоне. Однако изготовление таких составов АОС требует модерниза­ ции технологии БРТТ с существенным повышением темпера­ туры экструзии (до 120°С) вследствие повышения в сравнении с НЦ температуры перехода из высокоэластического в вязко­ текучее состояние.

Важным элементом конструкции пожаротушащих устройств ингибирующего аэрозоля является применяемый для иниции­ рования зарядов АОС огнепроводный шнур.

Ранее известные пиротехнические шнуры по многим пара­ метрам не соответствовали требованиям аэрозольных пожароту­ шащих систем. Во-первых, шнур сопровождает генератор в те­ чение всего срока эксплуатации (5... 10 лет) и по возможности срок его служебной пригодности должен быть на этом уровне. Во-вторых, скорость горения должна быть существенно выше, чем у наиболее распространенного бикфордова шнура.

Последний имеет сердцевину спрессованного зерненого черного пороха, через которую пропущены две направляющие хлопчатобумажные нити. Для закрепления зерен сердцевины и защиты ее от влаги производится оплетка тремя слоями льняной или хлопчатобумажной пряжи. Для большей гермети­ зации пороха вторая и третья оплетки пропитываются гидро­ фобными веществами (смолой, гуттаперчей, асфальтом, пара­ фином). Скорость горения такого шнура около 1 см/с.

Имеется несколько патентов США [166, 167], в которых представлена технология изготовления шнуров, имеющих мно­ гослойную оболочку, внутри которой пропускаются или мед­ ная, или хлопчатобумажная нити, покрытые пиротехническим составом. Скорость горения шнуров — от 20 до 300 мм/с.

Недостаток шнуров данной конструкции состоит в нали­ чии экранирующей сердцевину оболочки, исключающей воз­ можность применения шнура как теплочувствительного огне­ проводящего конструктивного элемента. Исключение же обо­ лочки из конструкции данных шнуров в силу резкого

332

Огнепроводный шнур на основе фторкаучуков и металли­ ческого горючего, имея высокую температуру горения, также не может быть использован в пожаротушащих системах. К то­ му же данные составы имеют и более высокую температуру воспламенения (>300°), что также является отрицательным фактором для рассматриваемого целевого назначения.

Итак, огнепроводный шнур, используемый в пожаротуша­ щих системах, должен удовлетворять следующим требованиям:

— иметь сравнительно высокую скорость горения с тем, чтобы срабатывание генератора от момента появления очага загорания происходило через минимально возможное время. Наиболее оптимальный интервал — 100...300 мм/с;

—воспламеняться в течение короткого времени (0,1...2 с) на любом участке своей длины, следовательно, он не должен иметь инертного бронирующего покрытия;

—иметь достаточную механическую прочность и эластич­ ность, чтобы в течение всего срока эксплуатации противосто­ ять случайным механическим повреждениям;

—иметь высокую термостойкость, обеспечивающую тем­ пературный диапазон эксплуатации не менее — 50...+ 60°С;

—срок эксплуатации должен находиться на уровне срока эксплуатации генераторов, т. е. -5...10 лет (в зависимости от температурного диапазона).

Разработка шнура, удовлетворяющего перечисленным тре­ бованиям, явилась довольно сложной технической задачей, ре­ шение которой стало возможно с изобретением [168] способа стабильной передачи фронта горения в узких каналах.

Сущность и оригинальность изобретения заключались в том, что при небольшой скорости горения самого материала

334

(~10 мм/с) удавалось скачкообразно повысить продвижение фронта пламени за счет конвекции продуктов горения в кана­ ле шнура.

Явление это известно и связано с нарастанием давления в начале горения, разрушением шнура при определенном дав­ лении, резким сбросом давления и, как следствие, прекраще­ нием горения. Если же выполнить продольный разрез шнура вдоль образующей, то происходит сброс давления до момента разрушения шнура, что обеспечивает равномерное продвиже­ ние продуктов сгорания по каналу с высокой скоростью.

Таким образом, достигается эффект резкого повышения скорости горения шнура (до 450 мм/с) при относительно не­ высокой собственной скорости горения материала.

Русин Д. Л., Кожух М. С. [168] на основе органических азидов (например, 2,4 — диазидо—6-азидоэтокси симметрич­ ный триазин) разработали гамму составов со скоростью горе­ ния более 10 мм/с, и имеющих низкую (менее 1900К) темпе­

ни 36,75 36,75 36,75 36,75 36.75 39,12 38,53 34,61 34,59

Обширные исследования, выполненные авторами данного патента, позволили установить ряд важных закономерностей. Скорость горения шнура с организацией стабильного конвек­ ционного потока (разрез по образующей) зависит от собствен­ ной скорости материала.

Рис. 113. Графики скоростей горения шнуров на основе азидов (МАДА) и нитроэфиров (НГЦ + ДНДЭГ)

На рис. 113 приведены графики скоростей горения шнуров на основе азидов (МАДА) и нитроэфиров (НГЦ + ДНДЭГ).

При скорости горения до 10 мм/с собственно материала конвекционного эффекта не наблюдается. В интервале скоро­ стей 10... 12 мм/с наблюдается перелом кривых и шнура = Г(11штс_

риала)- При Нматериала > 13 М М /с СКОРОСТЬ ГОреНИЯ Ш Н ура рвЗКО

нарастает.

Эти закономерности характерны в равной мере для шнуров на составах с азидами и на нитроэфирном пластификаторе.

Характерная функция 11шнура = Д Ц матеРиала) определяется не только скоростью горения материала, но и, что совершенно очевидно, механическими характеристиками шнура, в первую очередь, жесткостью разрезанного кольца, определяющей функцию: ширина щели = /(давление продуктов сгорания).

На рис. 114, 115 представлены графики Пгор = Г(2е,) и и гор = Г(д), где 2еу — толщина горящего свода, а — ширина разреза.

На основании данных исследований установлены опти­ мальное сечение шнура — 2,5...3,0 /0,8 мм с шириной разреза 0,01 мм, рекомендованная скорость горения собственно мате­ риала — около 13... 15 мм/м.

Улучшение физико-механических характеристик достигает­ ся введением в состав композиции фторопласта. При этом

Рис. 114. Зависимость скорости горения шнура с продольным разрезом 0,01 мм от толщины горящего свода