Взрывчатый состав
Изобретение относится к взрывчатым веществам (ВВ) на основе смеси мощного бризантного ВВ с невзрывчатыми компонентами, которые могут быть использованы в качестве заряда для снаряжения различных изделий. Предложен взрывчатый состав, содержащий 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло(5,5,0,0,3,11,05,9)додекан и флегматизатор - стеариновую кислоту и/или парафин, и/или церезин, или их смеси. Взрывчатый состав обладает высокими эксплуатационными свойствами: повышенной плотностью и скоростью детонации при одновременном сохранении параметров безопасности на уровне широко применяемых ВВ. 4 табл.
Изобретение относится к смесевым взрывчатым веществам (ВВ) на основе смеси мощного бризантного ВВ с невзрывчатыми компонентами, которые могут быть использованы в качестве заряда для снаряжения различных изделий.
В качестве бризантных ВВ в настоящее время используются октоген, гексоген, которые в связи с высокой чувствительностью и невозможностью переработки в готовое изделие в чистом виде не применяются, а используются только в смеси с различными невзрывчатыми связками (флегматизаторами), понижающими их чувствительность и обеспечивающими безопасную переработку смеси в изделие.
В качестве связок-флегматизаторов применяются предельные и непредельные твердые углеводороды, такие как парафин, воск, церезин и др. химические соединения на их основе типа стеарина, а также различные полимеры и каучуки, пластифицированные активными (взрывчатыми) и неактивными жидкими пластификаторами. Содержание флегматизаторов в мощных ВВ обычно составляет от 2,5 до 10 мас.%. Так, например, широко используется состав, содержащий 93,5...95% гексогена и 5...6,5 мас.% флегматизатора, состоящего из смеси церезина синтетического (45%), церезина природного (15%), стеарина (38,8%) и красителя оранжевого жирорастворимого (1,2%) [1]. Этот состав имеет скорость детонации 8,2 км/с при плотности 1,64 г/см3 и 8,0 км/с при плотности 1,6 г/см3.
Также широко применяется состав на основе октогена (97,5%) и флегматизатора (2,5%), состоящего из полиметилметакрилата (1,2%), оксизина (0,8%) и графита (0,5%) [1]. Этот состав имеет скорость детонации 8,85 км/с при плотности 1,84 г/см3 и 8,65 км/с при плотности 1,8 г/см3.
Известны и другие широко применяемые смесевые взрывчатые составы [1].
Одним из недостатков используемых в настоящее время смесевых взрывчатых веществ является их недостаточно высокая скорость детонации. В связи с этим широко проводятся работы по синтезу новых, более мощных, чем октоген и гексоген, ВВ. В последнее время синтезирован представитель класса циклических нитраминов 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло(5,5,0,0,1,11, 05,9)додекан (ГАВ, CL-20) [2]. Это вещество имеет плотность 2,04 г/см3 и скорость детонации 9360 м/с (при плотности 1,85 г/см3), что выше аналогичных параметров октогена: 1,904 г/см3 и 9350 м/с (при 1,9 г/см3) соответственно. Характеристики по чувствительности, химической стойкости и токсичности у ГАВ находятся на уровне октогена.
Известно сравнительно немного работ по созданию мощных взрывчатых составов, содержащих ГАВ.
В патенте [3] предложены составы на основе ГАВ и активной связки в количестве 5...10 мас.%, содержащей такие полимеры, как:
полиглицидилнитрат (PGN);
нитроатометил-метилоксетан (poly-NMMO);
полиглицидилазид (GAP) и др.
Характеристики по чувствительности состава на основе ГАВ с NMMO в сравнении с аналогичными составами на основе октогена приведены в табл.1.
| Таблица 1 | ||||
| Состав | Чувствительность к удару | Чувствительность к трению | ||
| см (ТС) | см (ABL) | кг | мн/м2 | |
| 90% октогена + 10% | ||||
| NMMO | 29,7 | 6,9 | >29,0 | 2,89(2,44) |
| 95% октогена + 5% | ||||
| NMMO | 28,0 | 6,9 | >29,0 | 1,65(2,44) |
| 90% ГАВ + 10% NMMO | 22,5 | 1,8 | >18,4 | 1,24(1,83) |
| 95% ГАВ + 5% NMMO | 26,3 | 3,5 | 13,8 | 0,34(2,44) |
Состав, содержащий 95% ГАВ и 5% PGN, имеет экспериментально измеренную скорость детонации 9,013 км/с при плотности 1,932 г/см3 (степень запрессовки 96,65%) и 8,958 км/с при 1,917 г/см3 (95,9%).
Наиболее близким к заявляемому является состав, предложенный в работе [4], состоящий из продукта ГАВ, флегматизированного полиуретановым полимером Estane-5703-P (состав RX-39AB). В табл.2 приведены экспериментальные данные для этого состава в сравнении с ВВ на основе октогена (шифр LX-14), содержащим в качестве связки тот же полиуретановый полимер. Там же приведены содержащиеся в работе [4] данные для чистого ГАВ и октогена.
| Таблица 2 | ||||||
| Шифр ВВ | Состав, % | Чувствительность | Плотность, г/см3 | Скорость детонации, км/с | ||
| ГАВ | Связка | к удару, см | к трению, кг | |||
| RX-39AB | 95,8 | 4,2 | 34 | 9...10,8 | 1,942 | 9,208 |
| LX-14 | 95,8(ОК) | 4,2 | 53 | - | 1,831 | 8,785 |
| ГАВ | 100 | 0 | 12...16 | 6,4...7,2 | - | - |
| Октоген | 100 | 0 | 32 | 11,6 | - | - |
Данный состав на основе ГАВ обладает хорошей прессуемостью и имеет скорость детонации заметно выше, чем составы, содержащие октоген. Однако он обладает рядом недостатков: недостаточно высокой скоростью детонации, более высокой чувствительностью по сравнению с аналогичными составами на основе октогена и сравнимую с чувствительностью чистого октогена (см. табл.1, 2).
Эти недостатки отрицательно отражаются на эффективности использования данных ВВ и безопасности их производства и переработки в промышленных условиях.
Задачей настоящего изобретения является разработка взрывчатого состава с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет повышения его плотности и скорости детонации при одновременном сохранении параметров безопасности на уровне широко применяемых ВВ.
Поставленная задача решается предлагаемой рецептурой взрывчатого состава, который содержит продукт ГАВ и флегматизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
продукт ГАВ 98,5...97,0
флегматизатор 1,5...3,0
При этом в качестве флегматизатора может быть использована стеариновая кислота, и/или парафин, и/или церезин или их смеси.
Наличие нижнего и верхнего пределов в заявляемом взрывчатом составе позволяет варьировать количественным содержанием входящих в него ингредиентов и создавать в заявляемых пределах составы, которые обладают высокой плотностью и скоростью детонации при сохранении на приемлемом уровне требований по чувствительности и технологичности переработки в готовое изделие.
Рецептура с указанными пределами содержания компонентов является оптимальной.
Повышение содержания флегматизатора более 3 мас.% приводит к уменьшению скорости детонации и плотности состава, а снижение менее 1,5 мас.% приводит к росту чувствительности состава к механическим воздействиям, ухудшению его прессуемости и, как следствие, к падению плотности и скорости детонации готового изделия.
В табл.3 приведены некоторые экспериментальные характеристики состава, содержащего 98 мас.% продукта ГАВ и 2 мас.% стеариновой кислоты (СК) в сравнении с чистым ГАВ и смесевым ВВ на основе октогена (ОК-состав).
| Таблица 3 | |||
| Показатель | ГАВ | OK-состав | ГАВ с 2% СК |
| Содержание флегматизатора % | 0 | 2,5 | 2 |
| Чувствительность к удару на приборе №2 (2 кг), нижний предел, мм | 120 | 500 | 400 |
| Чувствительность к трению на приборе K-44-III, нижний предел, кг/см2 | 1200...1500 | 2500 | 2400 |
| Плотность запрессовки при 20°С (степень запрессовки), г/см3 | - | 1,80(0,96) | 1,88(0,94) |
| Плотность запрессовки при 90°С (степень запрессовки), г/см3 | - | 1,84(0,98) | 1,96(0,98) |
| Скорость детонации (при плотности, г/см3), км/с | 8,65(1,80) | 8,90(1,88) | |
| 9,36(1,85) | 8,85(1,84) | 9,25(1,96) |
Предлагаемый состав обладает хорошими эксплуатационными характеристиками и достаточно низкими показателями по чувствительности. Он изготавливается известными в технике методами, а переработка его в готовое изделие производится методом холодного или горячего прессования.
Входящий в рецептуру предлагаемого ВВ продукт ГАВ имеет технологически отработанный процесс получения, а в ФГУП “ФНПЦ “Алтай” (г.Бийск) создано опытно-промышленное производство этого продукта. Остальные компоненты данного состава производятся промышленностью в широких масштабах.
Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были приготовлены следующие рецептуры, изучение которых подтвердило обоснованность предлагаемых решений (табл.4).
Аналогичные результаты с точностью до 1% получены на составах, содержащих парафин и церезин, а также их смесях со стеариновой кислотой в соотношении 50/50. Состав рецептуры № 1 обладает повышенной чувствительностью к удару, плохой прессуемостью и, как следствие, как при горячем, так и при холодном прессовании, дает низкие плотность и скорость детонации.
Рецептура № 5, хотя и имеет низкую чувствительность к механическим воздействиям, однако обладает пониженной скоростью детонации ввиду заметного повышенного содержания инертного флегматизатора в ее составе.
Предложенная рецептура взрывчатого состава прошла всестороннюю проверку в стендовых условиях и готовится к внедрению в опытно-промышленное производство.
Источники информации
1. LLNL Explosive Handbook. Properties of Chemical Exsplosives and Explosive Simlants/Dobratz B.M., Livermore, California, 1981.
2. Пат. РФ 2199540 от 26.04.01, Россия. Способ получения 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло(5,5,0,01,11,05,9)дoдeкaнa. / Cыcoлятин С.В., Лобанова А.А., Черникова Ю.Т.
3. Пат. 5587533, США, High performanse pressable explosive compositions. / Braithwaite P.C., Lund O.K., Wardle R.B. (США).
4. Simpson R.L., Urtiew P.A., Ornellas D.L. et al. CL-20 performance exceeds that of HMX and its sensitivity is moderate // Propellants, Explosives, Pyrotechics. - 1997. - № 22. - Pp.249-255.
Взрывчатый состав, содержащий 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло (5,5,0,0,3,11,05,9)додекан и флегматизатор, отличающийся тем, что в качестве флегматизатора он содержит стеариновую кислоту, и/или парафин, и/или церезин, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2,4,6,8,10,12-гексанитро
-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло
-5,5,0,0,3,11,05,9)додекан 98,5-97,0
флегматизатор 1,5-3,0
