Способ деактивации взрывчатых составов на основе энергонасыщенных аминных комплексов кобальта III Российский патент 2017 года по МПК F42B33/06 B23K26/00 

Изобретение относится к лазерной технике, конкретно к способам лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, и может быть использовано для бездетонационного обезвреживания взрывоопасных объектов, содержащих энергонасыщенные аминные комплексы кобальта(III), а также деактивации инициируемых лазером запалов.

Известны способы деактивации перхлоратных соединений, широко используемых в ракетном топливе и взрывчатых веществах (RU 2339906, F42B 33/06, опубл. 27.11.2008, RU 2174502, С06В 21/00, F42D 5/04, опубл. 10.10.2001, RU 2122536, С06В 21/00, F42B 33/00, С06В 47/14, опубл. 27.11.1998, RU 2064659, F42D 5/04, F42B 33/06, опубл. 27.07.1996). Ни в одном из аналогов для деактивации взрывчатых и горючих веществ не используется лазерное излучение, что приводит к тому, что не может быть обеспечена дистанционная деактивация.

Известен способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, включающий обнаружение объекта в видимом или инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, дистанционное выполнение в корпусе объекта сквозного отверстия и дефлаграцию взрывчатого вещества объекта лазерным излучением через отверстие в его корпусе, в котором выполнение сквозного отверстия в корпусе объекта производят тепловой энергией непрерывного лазерного излучения повышенной мощности путем прожига, а дефлаграцию взрывчатого вещества объекта через отверстие в его корпусе ведут в непрерывном режиме при пониженной мощности лазерного излучения, причем в процессе дистанционного пробивания в корпусе объекта сквозного отверстия и в процессе дефлаграции взрывчатого вещества через образованное отверстие в корпусе взрывоопасного объекта измеряют соответственно дальность до объекта и дальность до отверстия для соответствующей фокусировки лазерного излучения на объекте обезвреживания (RU 2489677, F42B 33/06, B23K 26/36, B23K 26/02, опубл. 10.08.2013).

В патенте не указано, каким излучением проводится дефлаграция, как определяется мощность, кроме того, предлагаемый способ деактивации взрывчатки - выжигание неприемлем к целому ряду классов взрывчатых веществ, в том числе к энергонасыщенным аминным комплексам кобальта(III), из-за их детонации при повышении температуры выше 200°С.

В основу изобретения положена задача создания дистанционного способа деактивации взрывчатых составов на основе энергонасыщенных аминных комплексов кобальта(III), например таких известных и применяемых соединений как перхлорат {(5-нитротетразолато-N²) пентаамин кобальта(III)} (NCP) и {бис-(5-нитротетразолато-N²) пентаамин кобальта(III)} (BNCP), лазерным излучением, который обеспечивает фотолитическое разложение ВВ без существенных термических эффектов, образование неопасных продуктов распада в результате воздействия лазерного излучения на указанной длине волны, позволяет дистанционно на безопасном расстоянии осуществить деактивацию вышеуказанных взрывчатых веществ, и при этом вероятность подрыва вещества минимальна за счет отсутствия термического нагрева вещества и механического воздействия.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в способе деактивации взрывчатых составов на основе энергонасыщенных аминных комплексов кобальта(III) лазерным излучением на состав воздействуют импульсным лазерным излучением с длиной волны 320-380 нм и средней плотностью мощности от 2⋅10^-3 до 5 мВт/см².

Воздействие лазерного излучения данной длины волны на энергонасыщенные аминные комплексы кобальта(III) приводит к разложению комплекса с образованием оксида кобальта и продуктов лигандов, а не к термическому нагреву, который должен приводить к взрыву, так как температура повышается не более чем на 30°C, в то время как температура инициирования взрыва для данного класса веществ составляет около 200°C.

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 приведена часть спектра оптического поглощения перхлората {(5-нитротетразолато-N²) пентаамина кобальта(III)} (а) с полосой поглощения вблизи 330 нм, которая соответствует возбуждению d-d переходов в катионе Со³⁺в октаэдрическом окружении. Возбуждение этих переходов и ведет к фоторазложению комплекса, о чем свидетельствуют приведенные на фиг. 2 спектры комбинационного рассеяния исходного перхлората {(5-нитротетразолато-N²) пентаамина кобальта(III)} (а) и комплекса после облучения лазером с длиной волны 355 нм (б). Кардинальное различие спектров, возникшее в результате воздействия облучения, свидетельствует о фоторазложении комплекса.

Для разложения используется импульсный Nd-YAG лазер с длиной волны 355 нм, частотой импульсов 14 кГц, длительностью импульса 25 нс и мощностью в импульсе 0,7 Вт. Средняя мощность составляет 0,2 мВт.

Интервал допустимой плотности мощности определяется, с одной стороны, порогом реакции фоторазложения, с другой стороны, повышением температуры до инициирования взрывного характера разложения и он составляет от 2⋅10^-3 до 5 Вт/см².

Для проведения дезактивации объект облучают импульсным лазером с длиной волны излучения от 320 до 380 нм и средней плотностью мощности от 2⋅10^-3 до 5 мВт/см². Расстояние от лазера до объекта и степень расфокусировки луча выбирают таким образом, чтобы значение результирующей плотности мощности излучения на поверхности объекта находилось в вышеприведенных пределах. Разложение происходит в пределах светового пятна. Увеличение площади обрабатываемой поверхности производится за счет сканирования луча по поверхности. Характеристическое время облучения в пределах светового пятна составляет около 60 с. Указанное время зависит от толщины облучаемого слоя и плотности мощности излучения.

В качестве примера реализации путем высушивания концентрированного раствора перхлората {бис-[цис-(5-нитротетразолато-N²)]} тетраамминкобальта(III) на поверхности стеклянной пластинки были изготовлены две мишени в виде дисков диаметром 3 мм и толщиной 0,5 мм. Одну (экспериментальную) мишень расположили вертикально и подвергли действию излучения описанного выше лазера в течение 5 мин. Диаметр пучка соответствовал диаметру мишени. После этого обе мишени последовательно подвергли нагреву. На контрольной мишени после достижения критической температуры наблюдалась микродетонация, в то время как опытная мишень не показала существенных кратковременных выделений энергии.

Изобретение относится к способам лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов и может быть использовано для бездетонационного обезвреживания взрывоопасных объектов, содержащих энергонасыщенные аминные комплексы кобальта(III), а также деактивации инициируемых лазером запалов. В основу изобретения положена задача создания дистанционного способа деактивации взрывчатых составов на основе энергонасыщенных аминных комплексов кобальта(III), например таких известных и применяемых соединений, как перхлорат {(5-нитротетразолато-N²) пентаамин кобальта(III)} (NCP) и {бис-(5-нитротетразолато-N) пентаамин кобальта(III)} (BNCP), лазерным излучением, который обеспечивает фотолитическое разложение ВВ без существенных термических эффектов, образование неопасных продуктов распада в результате воздействия лазерного излучения на указанной длине волны, позволяет дистанционно на безопасном расстоянии осуществить деактивацию вышеуказанных взрывчатых веществ, и при этом вероятность подрыва вещества минимальна за счет отсутствия термического нагрева вещества и механического воздействия. 3 ил.

Способ деактивации взрывчатых составов на основе энергонасыщенных аминных комплексов кобальта(III) лазерным излучением, отличающийся тем, что на состав воздействуют импульсным лазерным излучением с длиной волны 320-380 нм и средней плотностью мощности от 2·10^-3 до 5 мВт/см².