ВЗРЫВЧАТАЯ КОМПОЗИЦИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2011 года по МПК C06B25/34 C06B29/22 

Изобретение относится к взрывчатым веществам, которые могут применяться для снаряжения осколочных, осколочно-фугасных боеприпасов или боеприпасов с видоизменяемыми режимами функционирования.

Одной из основных задач совершенствования вооружения является создание снаряжения унифицированных боеприпасов, обеспечивающего многофакторное действие и поражение различных типов объектов, отличающихся по габаритно-массовым и прочностным характеристикам.

К снаряжению многофакторного действия относится взрывчатая композиция, представленная в патенте RU №2209806 с приоритетом от 06.11.2001 г. При взрыве боеприпасов в снаряжении указанной композицией создаются кинетические, ударно-волновые, тепловые факторы воздействия. Такое сочетание воздействующих факторов обеспечивает поражение различных типов объектов. В то же время по параметрам зажигательного действия эта композиция значительно уступает типичным металлизированным зажигательным композициям, например композиции описанной в патенте RU №2213720 с приоритетом от 28.03.2002 г. Металлизированные композиции такого типа применяются только для снаряжения зажигательных боеприпасов. Такие боеприпасы относятся к средствам поражения однофакторного действия, так как не создают других факторов воздействия кроме зажигательного и отличаются способностью зажигать трудновоспламеняемые объекты, например, такие как влажная древесина, трудновоспламеняющиеся горюче-смазочные и полимерные материалы.

Усиленным фугасно-осколочным и зажигательным действием обладают боеприпасы с изменяемыми режимами функционирования. Такие боеприпасы в зависимости от мощности подаваемого на снаряжение импульса способны функционировать в режиме детонации снаряжения или в режиме его горения, воздействуя на поражаемые объекты соответственно фугасно-осколочными или зажигательными факторами поражения.

Известно техническое решение в соответствии с патентом РФ №2235967 с приоритетом от 18.12.2002 г. «Способ стрельбы артиллерийским снарядом, детонирующее снаряжение». Вторым пунктом формулы данного изобретения защищен взрывчатый состав многофакторного действия, характеризующийся наличием жидкого пластификатора, набухающего в нем полимера полиакрилового ряда, бризантного взрывчатого вещества и порошкообразного горючего металла. В качестве пластификатора в тексте патента рассматривается возможность применения фтординитроформаля. Кроме полимеров полиакрилового ряда упоминается полиуретан или нитрат целлюлозы. В качестве наполнителей композиция содержит гексоген или октоген, в качестве горючих веществ - алюминий или магний. Детализированное описание подобного состава представлено в другом патенте РФ №2315742 с приоритетом от 14.06.2006 г. В качестве пластификатора в соответствии с этим патентом взрывчатый состав многофакторного действия содержит смесь ЛД-70 (70% диэтиленгликольдинитрата и 30% триэтиленгликольдинитрата), в качестве полимера полиакрилового ряда - сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты, при этом пластификатор и полимер берутся в соотношении 1:(0,3-0,4), в качестве бризантного взрывчатого вещества композиция содержит флегматизированные гексоген или октоген в количестве 52-67 мас.%. В состав композиции входит алюминиевый порошок 15-30 мас.%, кроме того, в ее состав входит дифениламин в количестве 0,5-0,7 мас.% (сверх 100%).

Данная композиция сочетает повышенные параметры фугасного и осколочного действия. При воздействии на нее высокотемпературного источника недетонационного типа такая композиция способна воспламеняться и гореть, создавая очаги пожара на местности. Вязкопластичная консистенция такой композиции предполагает возможность формирования фрагментов композиции заданной массы в результате воздействия на нее растягивающих напряжений, например, создаваемых продуктами детонации разрывного заряда небольшой массы.

Данная композиция, как совпадающая с предполагаемым изобретением по наибольшему количеству признаков, принята в качестве прототипа.

К недостаткам данной композиции, исключающим возможность ее применения в боеприпасах, функционирующих в двух различных и заранее программируемых режимах - детонации или горения их снаряжения, относится ее способность детонировать от инициирующих зарядов ВВ массой от 1 г и выше, а также непосредственно от электродетонатора, что исключает возможность формирования из нее под действием диспергирующего заряда взрывчатого вещества фрагментов зажигательного вещества, а также воспламенение и горение таких фрагментов, что является основным условием функционирования боеприпасов в режиме зажигательного действия. Кроме того, к недостаткам данной композиции при функционировании ее в режиме горения относятся низкая температура и высокая скорость горения ее фрагментов. Вследствие указанного недостатка фрагменты данной композиции не способны зажигать трудновоспламеняющиеся материалы, требующие для их зажигания длительного времени воздействия источника зажигания. К таким трудновоспламеняемым материалам относятся, например, влажная древесина, ряд нефтепродуктов и пластмасс.

Целью данного изобретения является создание композиции, функционирующей в двух различных режимах детонации или горения, определяемых мощностью подаваемого на нее взрывного импульса, и тем самым способной видоизменять режимы поражающего действия боеприпаса, формируя осколочно-фугасные или зажигательные факторы воздействия на поражаемые объекты.

Поставленная задача решается тем, что во взрывчатой композиции, содержащей пластификатор, полимер, взрывчатое вещество, алюминий и дифениламин, в качестве пластификатора применяется триэтиленгликольдинитрат, в качестве полимера - сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты, или фторполимер, или фторкаучук, или бутадиеннитрильный каучук, в качестве взрывчатого вещества - флегматизированные гексоген или октоген, и дополнительно она содержит неорганический окислитель: перхлорат аммония, или перхлорат калия, или нитрат бария при следующем содержании компонентов, мас.%:

Пластификатор 2-30 Флегматизированные гексоген или октоген 10-60 Алюминий 15-36 Перхлорат калия, или перхлорат аммония, или   нитрат бария 5-30 Сополимер метилметакрилата и метакриловой   кислоты, или фторполимер, или фторкаучук,   или бутадиеннитрильный каучук 2-10

Композиция дополнительно может содержать 0,2-1,0 мас.% (сверх 100%) дифениламина, являющегося стабилизатором химической стойкости, который вводится в композицию в тех случаях, когда боеприпасы, в которых она применяется, длительно хранятся в условиях повышенных температур окружающей среды.

Также дополнительно композиция может содержать в качестве структурообразователей нитрозосоединение или хиноловый эфир в количестве 0,1-1,5 мас.% (сверх 100%).

Введение в композицию структурообразователей представляет дополнительные возможности для регулирования ее консистенции в диапазоне состояний от консистенции легкоподвижной жидкости до консистенции твердого вещества, и, соответственно, введение указанных веществ позволяет с учетом специфики конструкции и условий функционирования боеприпасов, в которых ее планируется применять, регулировать технологические свойства, седиментационную стабильность, пористость композиций и т.д.

Применение в составе композиции в качестве пластификатора триэтиленгликольдинитрата, являющегося малочувствительной к детонационному импульсу составной частью смеси ЛД-70 в сочетании с неорганическим окислителем, при указанном выше сочетании компонентов в композиции, обеспечивает возможность ее функционирования в составе боеприпасов в одном из двух режимов: детонации или в режиме горения в зависимости от мощности инициирующего ее детонационного импульса и, соответственно, формирования фугасно-осколочных или зажигательных факторов воздействия. Детонационный режим в такой композиции возбуждается при воздействии на нее взрыва заряда взрывчатого вещества массой не менее 30 г.

При воздействии на композицию, расположенную в корпусе боеприпаса, разрывных зарядов меньшей массы происходит ее зажигание, дробление на фрагменты и разброс их совместно с фрагментами корпуса на различные расстояния от места приведения боеприпаса в действие. Такие горящие фрагменты композиции способны формировать очаги пожара в объектах, содержащих горючие материалы, в том числе способны поджигать такие трудно воспламеняемые материалы, как влажная древесина, трудновоспламеняемые горюче-смазочные вещества и пластмассы.

Повышенная зажигательная способность разработанной композиции также обусловлена наличием в ее составе триэтиленгликольдинитрата и перспективных неорганических окислителей. Такое сочетание обеспечивает увеличение температуры и длительности горения композиции - основных факторов, определяющих эффективность зажигательного действия композиций.

Результаты апробации различных вариантов исполнения заявленной композиции (таблица 1) в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Таблица 1 Наименование компонентов, входящих в композицию Содержание компонентов, мас.% Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Триэтиленгликольдинитрат   16 2 30 16 2 30 30 16 2 34 1 Флегматизированные гексоген или октоген 52-67 10 60 25 10 60 25 25 10 60 8 63 Алюминий 15-30 36 31 17,5 36 31 17,5 17,5 36 31 40 15 Перхлорат калия   30 5 17,5         30 5     Перхлорат аммония         30   17,5 17,5     17   Нитрат бария           5           9 Смесь ЛД-70 9-23                       Дифениламин (сверх 100%) 0,2-0,7 - 0,2 1,0 0,6 0,2 1,0 -   0,2 0,2 0,6 Сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой 4-7 8 2 10                 Фторполимер         8           1   Фторкаучук           2             Бутадиен-нитрильный каучук             10 10 8 2   12 Нитрозосоединение                 0,1       Хиноловый эфир                   1,5    

Таблица 2 Характеристики заявленной композиции Варианты заявленной композиции Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Режимы функционирования композиции при инициировании ее зарядами взрывчатого вещества различной массы:                         1 г д г г г г г г г г г г г 20 г д г г г г г г г г г г г 30 г д д д д д д д д д д д д Температура горения навески композиции массой 20 г, °С 1300 2200 2300 2300 2200 2300 2400 2300 2400 2200 1700 1800 Длительность горения навески композиции массой 20 г, с 10 40 50 60 40 60 50 40 50 40 20 30 Способность фрагментов композиции поджигать:
влажную древесину - + + + + + + + + + + - труднолетучие нефтепродукты - + + + + + + + + + - + Соотношение скоростей метания оболочки макета боеприпаса вариантами разработанной композиции и композиций прототипа при испытаниях методом «тест-цилиндр» 1,00 1,05 1,01 1,00 1,04 1,00 1,03 1,02 1,03 1,01 1,0 1,0 Соотношение тротиловых эквивалентов вариантов заявленной композиции и композиции прототипа при испытаниях макетных образцов боеприпасов с массой снаряжения 2 кг при испытаниях на экспериментальной площадке, оборудованной датчиками давления 1,00 1,01 1,00 1,05 1,00 1,02 1,00 1,05 1,01 1,01 1,00 1,00 д - детонация; г - горение; «+» - зажигание горючего материала; « - » - отсутствие эффекта зажигания

Как следует из экспериментальных данных, представленных в таблице 2, при функционировании в режиме горения (масса инициирующего композицию заряда взрывчатого вещества в боеприпасе менее 30 г) заявленная композиция превосходит прототип по температуре, длительности горения и, как следствие, по способности зажигать трудно воспламеняющиеся горючие материалы при воздействии на них пламени от фрагментов горящей композиции.

Параметры фугасного действия, выраженные в виде соотношения тротиловых эквивалентов заявленной композиции и прототипа, полученные в результате обработки экспериментальных данных испытания макетных образцов боеприпасов в приборном поле, оснащенном датчиками для замера давления ударных волн, и параметры относительного метательного действия заявленной композиции и прототипа при испытании в стандартных макетах методом «тест-цилиндр» свидетельствует, что заявленная композиция не уступает прототипу по указанным параметрам. За пределами заявленного диапазона соотношений компонентов (варианты 10-11) наблюдается значительное снижение уровня ряда показателей, отличающих заявленную композицию от прототипа.

Представленные в таблице 2 экспериментальные данные подтверждают способность заявленной композиции функционировать в заданных режимах осколочно-фугасного или зажигательного действия и подтверждают ее способность поджигать трудновоспламеняемые горючие материалы при функционировании в режиме горения.

Таким образом, разработан новый вид взрывчатых композиций, способных выполнять при действии боеприпасов функции высокомощной взрывчатой системы или функции зажигательного вещества, определяемые мощностью импульса инициирующего заряда взрывчатого вещества, входящего в устройство боеприпаса.

Изобретение относится к взрывчатым веществам многофункционального действия и может быть использовано в боеприпасах различного назначения. Изобретение обеспечивает получение композиции, способной функционировать как в режиме детонации, так и в режиме горения, формируя тем самым осколочно-фугасные или зажигательные факторы действия боеприпасов. Предложенный состав включает пластификатор (2-30 мас.%), бризантное взрывчатое вещество - флегматизированные гексоген или октоген (10-60 мас.%), алюминий (15-36 мас.%), неорганический окислитель (5-30 мас.%), полимер (2-10 мас.%). В качестве пластификатора используется триэтиленгликольдинитрат, в качестве полимера - сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты, или фторполимер, или фторкаучук, или бутадиен-нитрильный каучук, в качестве неорганического окислителя композиция содержит перхлорат аммония, или перхлорат калия, или нитрат бария, в качестве металлического горючего - алюминий. Дополнительно для повышения термостабильности взрывчатая композиция может содержать дифениламин, в качестве структурообразователей - нитрозосоединение или хиноловый эфир. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Взрывчатая композиция многофункционального действия, включающая пластификатор, полимер, бризантное взрывчатое вещество - флегматизированные гексоген или октоген, и алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит неорганический окислитель при следующем содержании компонентов, мас.%:
Пластификатор 2-30 Бризантное взрывчатое вещество -   флегматизированные гексоген или октоген 10-60 Алюминий 15-36 Неорганический окислитель 5-30 Полимер 2-10

2. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что она может дополнительно содержать в качестве стабилизатора химической стойкости дифениламин в количестве от 0,2 до 1,0 мас.% (сверх 100%).

3. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что она может дополнительно содержать в качестве структурообразователей нитрозосоединение или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 1,5 мас.% (сверх 100%).

4. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора используется триэтиленгликольдинитрат.

5. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве неорганического окислителя используются перхлорат калия, или перхлорат аммония, или нитрат бария.

6. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимера используются фторполимер, или фторкаучук, или бутадиеннитрильный каучук, или сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты.