ВЗРЫВЧАТАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2006 года по МПК C06B25/34 C06B31/00 C06B45/24 

Настоящее изобретение относится к взрывчатым веществам и может быть использовано в боеприпасах и устройствах, сочетающих ударное и световое действие.

Известно, что электрические разряды, ядерный взрыв, вспышки молний являются источниками мощных световых потоков. Для защиты приборов и техники от интенсивных световых потоков разрабатываются различные виды материалов и защитных устройств. Для исследования защитных свойств таких материалов и приборов возникает необходимость в создании средств их аттестации. Такие средства должны обеспечивать заданную интенсивность и длительность световых потоков и возможность регулирования соотношений интенсивности и длительности импульсов света.

Известна световая бомба, патент США 2775938 от 1.1.1957 г., в которой в качестве источника света используются металлические порошки: алюминий, магний или железо, покрытые пленкой натрия. Использование в качестве источника света горящих частиц металла обеспечивает формирование интенсивных световых потоков, со временем, достигающим 100 мс, и сравнительно невысоким уровнем мощности. Основным недостатком данного устройства является невозможность управлять в широких пределах сочетанием длительности и мощности светового потока. В книге А.А.Шидловского «Основы пиротехники» М., Машиностроение, 1964, стр.195, приводят рецепт стандартной пиротехнической смеси (ПС), используемой в боеприпасах в американской армии для создания интенсивных световых потоков:

Алюминий- 40%Нитрат бария- 30%Перхлорат калия- 30%.

Применение в дополнение к металлическим порошкам, используемым в устройстве в соответствии с патентом США 2775938 неорганических окислителей, не приводит к существенному изменению общей продолжительности вспышки и времени достижения максимума. Общая длительность вспышек составов смесей металлов с перечисленными неорганическими окислителями сохраняется на уровне 100 мс. Время достижения максимума излучения, как и при взрыве металлических порошков, составляет десятки миллисекунд. Ударное действие данного пиротехнического состава практически отсутствует.

Известно применение смесей индивидуальных взрывчатых веществ (ВВ), таких как тротил, гексоген, октоген с неорганическими окислителями: нитратом и перхлоратом аммония или азотнокислым натрием в качестве промышленных взрывчатых веществ. Они широко представлены в патентной литературе по промышленным взрывчатым веществам, например М.А.Кук «Наука о промышленных взрывчатых веществах. М., Недра, 1980.

При удовлетворительном ударном действии по длительности и интенсивности свечения перечисленные взрывчатые составы многократно уступают металлическим порошкам и смесям металлических порошков с неорганическими окислителями. Длительность вспышки, сопровождающей детонацию индивидуальных взрывчатых веществ и их смесей с неорганическими окислителями, не превышает 10-30 мкс.

Наиболее близким техническим решением по совокупности компонентов является взрывчатый состав для скважин по патенту РФ №2190586 от 25.12.2001 г. Согласно изобретению, термостойкий взрывчатый состав содержит в качестве горючего порошкообразный алюминий в количестве 10-35% и графит в количестве 1-8% в качестве флегматизатора, в качестве ВВ - октоген в количестве 10-35%, остальное - окислитель перхлорат калия (ПХК). Указанный взрывчатый состав предназначен для работы в скважинах и обладает удовлетворительным ударным действием. Использование данного состава для боеприпасов, сочетающих ударное и световое действие, невозможно, так как он имеет незначительную продолжительность свечения, не превышающую 50 мкс, и низкую интенсивность вспышки вследствие однородности структуры взрывчатого состава и сгорания его ингредиентов на детонационном фронте и в непосредственной близости от него.

Задачей настоящего изобретения является разработка взрывчатого состава, обеспечивающего повышенные значения интенсивности и возможность регулирования длительности и времени достижения максимума световых вспышек при достаточном уровне ударного действия.

Поставленная задача решается тем, что композиция, содержащая взрывчатое вещество, неорганический окислитель и металлическое горючее, в качестве взрывчатого вещества содержит октоген или гексоген в виде гранул, пиротехническую смесь неорганического окислителя и металлического горючего в виде гранул, и дополнительно содержит горюче-связующее в виде покрытия на гранулах взрывчатого вещества и смеси неорганического окислителя и металлического горючего при следующем содержании компонентов (в % по массе):

Неорганический окислитель10-40Металлическое горючее20-40Горюче-связующее0,5-12Октоген или гексогеностальное

В качестве неорганических окислителей взрывчатая композиция содержит перхлорат или нитрат калия, или нитрат бария, или нитраты цезия, или стронция, или их смесь. В качестве металлических горючих композиция содержит алюминий или магний или алюминиево-магниевый сплав.

В качестве горюче-связующего она содержит церезин или стеарин, или олифу, или оксизин, или фенолоформальдегидную смолу, или бутадиеннитрильные, или силиконовые, или фторкаучуки, или фторопласты, или минеральное масло, или сочетания перечисленных веществ.

При этом размер гранул октогена или гексогена составляет от 100 до 1250 мкм, а гранул пиротехнического состава - от 50 до 2500 мкм.

Сочетание в одной композиции различных типов основ - взрывчатой и пиротехнической в виде гранул - придает совершенно новое качество протекающим в ней при инициировании процессам. Детонационные волны, распространяясь по гранулам ВВ и отражаясь многократно от гранул пиротехнической смеси, увеличивают длительность существования зон повышенного давления и температур, что само по себе даже без учета химических реакций в пиротехнической смеси увеличивает длительность и интенсивность свечения детонирующего вещества. Гранулы пиротехнической смеси, пребывая достаточно длительное время в области повышенного давления и температур в веществе, приобретают способность к высоким степеням трансформации химического потенциала в световое излучение. Разогретые до высоких температур они частично сгорают в ближней зоне взрыва, излучая в коротковолновой зоне спектра видимого диапазона электромагнитных волн. Изменения размеров гранул ВВ и пиротехнической смеси и соотношения компонентов в гранулах, а также типа применяемых металлического горючего и окислителя представляют возможность регулировать силу света, время достижения максимума, общую продолжительность световой вспышки, распределение интенсивности внутри спектра видимого диапазона. Перечисленные горючесвязующие и их сочетания обеспечивают возможность регулирования размеров гранул, приемлемый уровень взрывобезопасности композиций в процессе их перемешивания, сохранность гранул при формовании и прессовании зарядов из взрывчатой композиции. Кроме того, перечисленные вещества являются дополнительным фактором, позволяющим управлять кинетикой энерговыделения взрывчатой композиции.

Гранулы пиротехнического и взрывчатого состава могут формоваться как на раздельных технологических циклах производства и впоследствии перемешиваться, так и могут формоваться в единую композицию путем разделения фаз и режимов одного производственного цикла.

Композиция может содержать незначительное количество технологических добавок, красителей или структурообразователей.

Для определения уровня параметров и диапазона их регулирования выполнена серия экспериментальных исследований светотехнических характеристик различных вариантов исполнения разработанной композиции в зарядах диаметром 80 мм, сформованным методом прессования (таблица 1).

Таблица 1№ п/пКомпонентный и гранулометрический составПрототип1234567891011121314151617181920211234567891011121314151617181920212223251Взрывчатое веществооГГООГГГГГОООГОГГГГГГО2Горюче-связующее взрывчатого вещества, флегматизатор в прототипеГрафитОлСтЦеСт, ЦеОкОКБ MMOK, MMБНКСилОкФП, ОлОл, ЦеСт, ЦеФФСОлСилОлСтОлСтСт3Содержание ВВ, %10-35869,540869,54040404088869,569,5869,5673,5869,569,54Размер гранул ВВ, мкм 100-600100-600600-1100600-1100100-600600-1100100-600100-600100-600600-1100600-1100100-1100100-1100600-1100600-1100100-1100100-600500-110030-70>1100500 >11005Неорганический окислитель НБНБНБПХКНКНЦНСНКПХКНСНКНЦНСНЦНБНБНБНБНБНБНБ6Металлическое горючееАлАлАлАлАлАлАлАлMgПАМАлПАМMgMgПАМАлMgАлАлАлАлАл7Содержание металла, в %10-354020254020252525254040402020402042164020208Содержание окислителя, в % 4010304010303030304040401010401040104010,3109Горючесвязующее пиротехнической смеси ФКБНКФКСилФПППЦеОлОлФЦЦеФКФПФКФФСБНКФФСБНКФФСБНКПХК10Суммарное содержание горюче-связующего в смеси, флегматизатора в прототипе11120,55120,555551212120,50,5120,5120,512,0,20,5

12345678910111213141516171819202122232411Размер частиц пиротехнической смеси, мкм 50-500500-250050-5001000 250050-50050-50050-250050-5001000-250050-50050-25001000-250050-10050-60050-600200-80050-500500-250050-50050-500>2500Примечание: О - октоген. Ал - алюминий, Г - гексоген, Ол - олифа, НБ - нитрат бария, Ст - стеарин, Це - церезин, БНК - бутилнитрильный каучук, ПХК - перхлорат калия. Сил - силиконовый каучук, Ок - оксизин, НК - нитрат калия, ФП - фторопласт, ММ - минеральное масло, НЦ - нитрат цезия, НС - нитрат стронция, ПАМ - сплав алюминия с магнием, ФК - фторкаучук, ФФС - фенолоформальдегидная смола.

Таблица 2Параметры свечения продуктов взрываПрототип123456789101112131415161718192021Максимальное значение силы света, Мкд5-105050704060701008070606080707060801015101510Время достижения максимума силы света, мс0,002-0,005501,0100,01101550406051010,01601,060100,11,02,00,01Общая продолжительность вспышки, мс0,02-0,05503201,0304070507030201010,1702,070200.22,03,00,05Длина волны максимума излучения, мкм0,70,50,50,50,70,80,40,70,70,70,80,40,70,80,50,50,70,60,60,60,50,5Теплота взрыва, КДж/кг2515272542003770290043003750368031003350320029003100395037503200375025503300265034003350

Суммарная масса каждого заряда составляла 2 кг. Измерение амплитудно-временных параметров излучения продуктов взрыва вариантов исполнения разработанной композиции в видимом диапазоне проведено с применением фотодиодов типа ФД-24К и фотоэлементов типа ФЭС-25. Сигналы с приемников записывали на электронный осциллограф. Для определения распределения энергии излучения в видимом диапазоне использовали радиометры типа ИР2Ф с усилителями. Результаты экспериментов представлены в таблице 2. Для оценки потенциала ударного действия композиции выполнена серия экспериментов на калориметрической установке (бомба Бихеля) с определением теплоты взрыва (табл.2). Представленные данные свидетельствуют, что изменяя в заданных в композиции пределах соотношения и природу компонентов, сочетания размеров гранул, можно в несколько раз по сравнению с прототипом повысить силу света, обеспечить регулирование в весьма широком диапазоне длительности вспышки и времени достижения максимума в спектре излучения.

Резкое снижение уровня параметров светового излучения в опытах 17 и 18, в которых содержание компонентов выходит за пределы диапазона, указанного в изобретении, подтверждает обоснованность выбранных соотношений компонентов. Результаты опытов 19-21, в которых размеры частиц ВВ и пиротехнического состава находятся за пределами оптимальных диапазонов, подтверждают существенную роль гранулирования компонентов и сочетания их размеров в формировании световых потоков при взрыве композиций.

Представленные в таблице 2 данные о достигнутых при взрыве композиции уровнях силы света, диапазонах регулирования временных характеристик вспышек подтверждают возможность применения зарядов из разработанной композиции в качестве мощных импульсных источников света, в том числе и для аттестации разрабатываемых средств защиты от мощных вспышек света.

Изобретение относится к взрывчатым веществам и может быть использовано в боеприпасах и устройствах, сочетающих ударное и световое действие. Предложена взрывчатая композиция ударного и светового действия, содержащая октоген или гексоген в виде гранул размером от 100 до 1250 мкм в качестве взрывчатого вещества, алюминий или магний, или алюминиево-магниевый сплав в качестве металлического горючего, пиротехническую смесь неорганического окислителя и металлического горючего в виде гранул размером от 50 до 2500 мкм, горюче-связующее в виде покрытия на гранулах взрывчатого вещества и смеси неорганического окислителя и металлического горючего. В качестве неорганического окислителя композиция содержит перхлорат или нитрат калия, или нитрат бария, или нитрат цезия или стронция, или их смесь, в качестве горюче-связующего - церезин или стеарин, или олифу, или оксизин, или фенолоформальдегидную смолу, или бутадиеннитрильные, или силиконовые, или фторкаучуки, или фторопласты, или минеральное масло, или их смесь. Изобретение направлено на создание взрывчатой композиции, обеспечивающей повышенные значения интенсивности с возможностью регулирования длительности и времени достижения максимума световых вспышек при достаточном уровне ударного действия. 2 табл.

Взрывчатая композиция ударного и светового действия, содержащая взрывчатое вещество и металлическое горючее, отличающаяся тем, что она содержит пиротехническую смесь неорганического окислителя и металлического горючего в виде гранул размером от 50 до 2500 мкм, горюче-связующее в виде покрытия на гранулах взрывчатого вещества и смеси неорганического окислителя и металлического горючего, а в качестве взрывчатого вещества она содержит октоген или гексоген в виде гранул размером от 100 до 1250 мкм, в качестве неорганического окислителя - перхлорат или нитрат калия, или нитрат бария, или нитрат цезия или стронция, или их смесь, в качестве металлического горючего - алюминий, или магний, или алюминиево-магниевый сплав, а в качестве горюче-связующего - церезин, или стеарин, или олифу, или оксизин, или фенолоформальдегидную смолу, или бутадиеннитрильные, или силиконовые, или фторкаучуки, или фторопласты, или минеральное масло, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неорганический окислитель10-40Металлическое горючее20-40Горюче-связующее0,5-12Октоген или гексогенОстальное