Композиція для об’ємного вибуху

Реферат: UA 72645 U UA 72645 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі вибухових речовин, а саме до композицій для проведення об'ємних вибухів підвищеної ефективності. Об'ємні вибухи відносять до класу хімічних вибухів, при яких основний ефект досягається шляхом підриву хмари розпиленого палива. Вони характеризуються більшим проміжком часу виділення енергії, ніж стандартні вибухові речовини (ВР). Як правило, композиції для об'ємних вибухів є паливонасиченими і часто містять ВР, що також є джерелом кисню. Розрізняють так звані однотактні і двотактні об'ємні вибухи. При двотактному об'ємному вибуху можна виділити щонайменше дві різні стадії. На першій стадії відбувається диспергування часточок палива в навколишньому повітрі, на другій пилоабо краплеповітряна суміш, що утворилася (аерозоль) підривається. Двотактні мають ярко вирізненні фази розпилювання та підриву, при цьому, наприклад, розпилювання може відбуватися за рахунок вибуху низькобризантної ВР, а підрив утвореної хмари ініціюють додатковим вибухом невеликої кількості високобризантної ВР. Однотактні ж відрізняються тим, що друга фаза наступає безпосередньо за першою через спеціально підібраний склад вибухової композиції. На першій стадії вибух звичайної ВР розпилює в навколишньому середовищі паливо. Ця стадія вибуху продовжується близько сотень мікросекунд. На другій стадії починається горіння часточок палива, яке знаходиться в безпосередній близькості від часток ВР і які таким чином виступають у ролі джерела кисню. При цьому продовжується розповсюдження вибухової хвилі та розширення хмари продуктів детонації, що містить надлишок палива. Тривалість цієї стадії також декілька сотень мікросекунд. На третій стадії починається процес взаємодії паливонасиченої хмари, що утворилася на попередніх стадіях, з киснем повітря з утворенням високотемпературної зони (ВТЗ). Ця стадія може продовжуватись декілька сотень мілісекунд і утворює основний температурний і баричний ефект. Як пальне найчастіше застосовують алюміній, магній, кремній, бор або їх комбінації оскільки вони дають найліпшу температуру згоряння разом з їх доступністю та прийнятною вартістю. Для двотактних вибухових композицій в якості рідкого палива можуть бути використані нітроефіри, що окрім іншого самі є слабими ВР и таким чином сприяють більш швидкому початку хімічних реакцій в хмарі, що підвищує надійність ініціювання хмари і повноту згорання палива в детонаційному режимі. З патенту RU2193019 відома вибухова композиція, що складається з металевого палива в кількості 3-9 %, деревної муки в кількості 2,0-2,5 %, вуглеводневого рідкого палива в кількості 1,5-3,2 %, аміачної селітри до 100 %. Однак, така композиція не може бути застосована для проведення об'ємних вибухів. З патентів RU2190585 і RU2190586 відомі вибухові композиції, що складаються з порошкового алюмінію в кількості 10-35 %, графіту в кількості 1-10 %, гексогену (RU2190585) або октогену (RU2190586) у кількості 10-35 %, перхлорату амонію (RU2190585) або перхлорату калію (RU2190586) до 100 %. Однак, ці композиції не можуть бути застосовані для проведення об'ємних вибухів. З патенту UA23400 відома вибухова композиція, що складається з кремнієвого пального в кількості 3-13 %, тротилу в кількості 9-20 %, аміачної селітри до 100 %. Однак, така композиція не може бути застосована для проведення об'ємних вибухів. З патенту UA59236 відома вибухова композиція, що складається з кремнієвого пального в кількості 1-13 %, тротилу в кількості 2-18 %, мінерального масла в кількості 0,5-4,5 %, оксидів заліза в кількості 0,4-6,0 %, аміачної селітри до 100 %. Однак, така композиція не може бути застосована для проведення об'ємних вибухів. З патенту UA47253 відома емульсійна вибухова композиція, яка представляє собою емульсію типу "вода в маслі" і складається з рідкого палива в кількості 2-10 %, емульгатора в кількості 1-5 %, стабілізатора в кількості 1-5 %, води в кількості 6-20 %, селітри аміачної в кількості 70-90 %, селітри натрієвої або кальцієвої в кількості 1-20 %, скляних мікросфер в кількості 0,5-5,0 %, твердого палива (алюмінію) у кількості 1-10 %, каталізатора (NaCI) в кількості 0,1-4,0 %. Однак, така композиція не може бути застосована для проведення об'ємних вибухів. З патенту UA40139 відома вибухова гелеподібна суспензія, що складається з нітрату чи перхлорату в кількості 25-45 %, натрієвої або кальцієвої в кількості 12-28 %, нітраміни в кількості 17-30 %, алюмінію або кремнію в кількості 4-10 % і алюмінієвої пудри/перлітового піску/скляних мікросфер в кількості 0,1-3,0 %. Однак, така композиція не може бути застосована для проведення об'ємних вибухів. 1 UA 72645 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 З патенту UA25461 відома вибухова композиція, що складається з нітроефірів в кількості 815 %, кремнієвого пального в кількості 5-18 %, стеарату кальцію або цинку в кількості 0,5-3,0 %, нітроцелюлози в кількості 0,2-0,4 %, добавки (віск/парафін/графіт/тальк) у кількості 0,2-3 %, аміачної селітри до 100 %. Всі вищевказані композиції не призначені і не можуть бути використані для проведення об'ємних вибухів. З патенту UA59088 відомий спосіб отримання об'ємного вибуху, який полягає в дрібному розпиленні вугільного пилу з подальшим його запалюванням у повітрі, для забезпечення більш високої ефективності вибухів і зниження вартості частки палива примусово заряджають однойменним зарядом електричного поля за рахунок тертя їх об стінки корпусу снаряда, виконаного з електролітичного матеріалу. З патенту US4132169 відома бомба для проведення об'ємного вибуху, який виникає при підриві розпорошеного етилнітрату або пропилнітрату або їх суміші. З патенту US7807000 відомий термобаричний заряд, що складається з металевої основи, що покрита алюмінієм 20-45 %, нітраміну і зв'язуючої речовини. З патенту US7754036 відома пресована вибухова композиція для однотактного об'ємного вибуху, що складається з непокритого металевого пального в кількості 50-70 %, нітраміну, змішаного з пальним і покритого зв'язуючим нітраміну (нітраміни 30-45 %, зв'яз. 1-6 %). З патенту US7727347 відомий метод отримання пресованої вибухової композиції для однотактного об'ємного вибуху по US7754036, а також метод спресовування композиції в термобаричний заряд. З патенту US6969434 відома композиція для вибухового заряду високої ефективності для однотактного об'ємного вибуху, що складається з металевого композиту, що складається з металу в кількості 30-40 %, перхлорату амонію в кількості 15-35 %, зв'язуючого в кількості 1015 % і вибухової речовини в кількості 30-55 %. З патенту US6955732 відома конструкція заряду для об'ємного вибуху за патентом US6969434, виконана переважно в циліндричному/кільцевому наповненні. Загальним недоліком наведених вище композицій-аналогів є їх недостатня потужність в тротиловому еквіваленті, що як правило не перевищує 2,0, що характерно для однотактних вибухових композицій. За прототип було обрано винахід з патенту US4132169, в якому описується бомба для проведення об'ємного вибуху, який виникає при підриві розпорошеного етилнітрату або пропилнітрату або їх суміші. Проте енергія такого вибуху також недостатньо велика. Задачею цієї корисної моделі є створення стабільної композиції для проведення двотактного об'ємного вибуху підвищеної ефективності. Наші дослідження показали, що додавання до нітроефірів інших горючих компонентів дозволяють істотно збільшити ефективність двотактного об'ємного вибуху. Таким чином, завдання корисної моделі досягається шляхом додавання до рідких нітроефірів металевого пального, органічного пального та стабілізатора. Стабілізатор являє собою речовину або декілька речовин, яка (або які), будучи введені до складу вибухової композиції, фізично створюють перешкоди часткам металевого пального для утворення агрегатів та їх взаємодії з киснем. Стабілізатором може бути неорганічна речовина з певним розміром частинок, які можуть створювати бар'єр для частинок металевого пального, заповнюючи простір між ними і таким чином утримуючи структуру. Таким чином, об'єктом цієї корисної моделі є композиція для об'ємного вибуху, яка містить рідкий нітроефір і додатково містить металеве пальне, органічне пальне і стабілізатор при такому вмісті компонентів, мас. %: рідкий нітроефір 5-25, металеве пальне 35-65, органічне пальне 20-60, стабілізатор 0,3-8. Переважно, металевим пальним є порошок алюмінію або магнію, або бору, або кремнію, або будь-якої їх комбінації. Переважно, органічним пальним є суміш рідких органічних речовин з температурою спалаху в закритому тиглі не більше 20 °C. Переважно, ця суміш містить у своєму складі щонайменше один циклічний простий ефір. Переважно, стабілізатором є неорганічна речовина або їх суміш з розміром частинок 5-200 нм. Переважно, стабілізатором є оксид металу, неметалу або їх суміш. 2 UA 72645 U 5 10 15 Нижче наведені приклади конкретної реалізації корисної моделі. Загальна методика отримання композицій. Змішують рідкий нітроефір з органічним пальним, до отриманої суміші додають порошок металевого пального та диспергують. Далі до отриманої суміші додають стабілізатор і знову перемішують. Таким чином отримують композиції Прикладів 1-4 (вказані мас. %). Приклад 1 Суміш тетрагідропірану (50 %) і гексану (50 %) 45 % Етилнітрат 14 % Алюміній 40 % Двоокис кремнію (50 нм) 1% Приклад 2 Суміш дигідропірану (50 %) і газойлю (50 %) 40 % Етилнітрат 8% Алюміній 50 % Двоокис кремнію (100 нм) 2% Приклад 3 Суміш тетрагідропірану (20 %), дигідропірану (50 %) і газойлю (30 %) 35 % Бутилнітрат 14,7 % Алюміній 50 % Двоокис кремнію (10 нм) 0,3 % Приклад 4 Суміш дигідропірану (50 %), діоксану (35 %) і тетрафурану 20 % (15 %) Етилнітрат 40 % Бор 30 % Кремній 8% Двоокис кремнію (100 нм) 2% Приклад 5 Перевірка вибухових характеристик композицій Тротиловий еквівалент композицій визначався розрахунковим шляхом. Для цього визначався тиск ударної хвилі на заданій відстані від заряду випробуваної композиції і зарядів тротилу різної маси. Тротиловий еквівалент визначався як відношення маси заряду тротилу, який при його вибуху дає такий же тиск ударної хвилі на заданій відстані до маси заряду композиції. Результати наведені в Табл. Табл. Результати випробувань вибухових характеристик композицій № композиції 1 2 3 4 20 Тротиловий еквівалент вибуху по тиску 4,8 5,8 5,2 6,1 Приклад 6 Стабільність всіх композицій Прикладів 1-4, визначена як гарантійний термін зберігання, склала 10 років і більше. З результатів випробувань видно, що заявлені композиції мають гарну ефективність і стабільність. 3 UA 72645 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Композиція для об'ємного вибуху, яка містить рідкий нітроефір, яка відрізняється тим, що додатково містить металеве пальне, органічне пальне і стабілізатор при такому вмісті компонентів, мас. %: рідкий нітроефір 5-25 металеве пальне 35-65 органічне пальне 20-60 стабілізатор 0,3-8. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що металевим пальним є порошок алюмінію або магнію, або бору, або кремнію, або будь-якої їх комбінації. 3. Композиція за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що органічним пальним є суміш рідких органічних речовин з температурою спалаху в закритому тиглі не більше 20 °C. 4. Композиція за п. 3, яка відрізняється тим, що органічне пальне містить щонайменше один циклічний простий ефір. 5. Композиція з будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що стабілізатором є неорганічна речовина або її суміш з розміром частинок 5-200 нм. 6. Композиція за п. 5, яка відрізняється тим, що стабілізатором є оксид металу, неметалу або їх суміш. Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4