Вибухова суміш

Реферат: Вибухова суміш містить основну вибухову речовину – тен. В її склад додатково введено енергоактивну домішку - подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) при такому співвідношенні компонентів, в мас. %: подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) з розміром10,0-20,0 частинок не більше 0,5-1,0 мм тен решта. UA 88299 U (12) UA 88299 U UA 88299 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до вибухових речовин (ВР), а саме до потужних високобризантних вибухових сумішей (ВС), які призначені для проведення дослідницьких робіт в полігонних та лабораторних умовах по обґрунтуванню параметрів буровибухових робіт (БВР) для потреб гірничо-видобувної та інших галузей промисловості. Відомою високобризантною вибуховою речовиною є гексоген з наступними вибуховими характеристиками [1]: 3 щільність 1000,0-1050,0 кг/м кисневий баланс 21,6 % критичний діаметр 1,0-1,5 мм теплота вибуху 6285,0 кДж/кг швидкість детонації 6,8 км/с об'єм газів 908,0 л/кг 3 працездатність 475-495 см температура вибуху 3577,0 °C Недоліком даної вибухової речовини є те, що вона дуже отруйна і використовується тільки в засобах ініціювання як вторинна вибухова речовина, має вузьку можливість для використання при проведенні дослідницьких робіт. Найбільш близьким технічним рішенням, яке вибране за прототип, є вибухова речовина тен з наступними вибуховими характеристиками [1]: 3 щільність 1000,0 кг/м кисневий баланс 10,1 % критичний діаметр 1,0-1,5 мм теплота вибуху 5908,0 кДж/кг швидкість детонації 5,9 км/с об'єм газів 780,0 л/кг 3 працездатність 500 см температура вибуху 3737,0 °C. Недоліком руйнуючої дії цієї вибухової речовини є те, що, маючи великі швидкості зростання вибухового імпульсу та максимум тиску на тверде середовище, вона формує збільшену зону перездрібнення. Для рівномірного руйнування твердого середовища при проведенні експериментальних досліджень виникає необхідність використання вибухових речовин з меншою бризантною дією, наближеною до дії промислових ВР. В основу корисної моделі поставлена задача створення вибухової суміші для застосування в лабораторних і полігонних умовах за рахунок раціонального співвідношення компонентів: основної вибухової речовини - тену і подрібненого твердого ракетного палива (ТРП). В такій суміші на початковій стадії процесу детонації домішка ТРП в тену поводить себе як інертна добавка, не вступаючи в реакцію з продуктами детонації тену, відбираючи їхню енергію, а розпад речовини ТРП відбувається за площиною Чемпена-Жуге тену із виділенням енергії на більш пізній стадії вибухового перетворення. При цьому знижуються швидкість детонації і тиск на стінки зарядної порожнини, збільшується час зростання вибухового імпульсу до максимуму, змінюється його форма і тривалість дії вибуху на середовище, що, як наслідок, сприяє підвищенню висоти колонки циліндричного заряду, збільшенню площі контакту вибухової речовини з середовищем та підвищенню рівномірності його дроблення і ефективності вибухових робіт в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що до основної вибухової речовини - тену, згідно з корисною моделлю, в її склад додатково введено енергоактивну домішку - подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) при такому співвідношенні компонентів, в мас. %: подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) з розміром 10,0-20,0 частинок не більше 0,5-1,0 мм тен решта. Технологічні переваги нової вибухової суміші, яка заявляється, є в тому, що при раціональному співвідношенні енергоактивної домішки та основної вибухової речовини забезпечується стабільність вибухових характеристик і руйнуючої дії ВР, і як наслідок, механізм дії такої суміші на тверде середовище більш близький до дії промислових ВР, що підвищує обґрунтованість параметрів БВР за результатами полігонних досліджень з високою ймовірністю перенесення їх в промислові умови. Заявлена вибухова суміш відрізняється від основної вибухової речовини введенням нової компоненти - подрібненого твердого ракетного палива (ТРП) із діаметром частинок фракції, які 1 UA 88299 U 5 10 15 не перевищують dфр .  0,5  10 мм. Наявність у суміші подрібненого твердого ракетного палива , - є основою нової сполуки, яка дозволяє сформувати вибухову суміш з фізично стабільними вибуховими характеристиками, зниженою бризантністю та підвищеною тривалістю дії вибуху на середовище, що руйнується. Нижче приведені характеристики вибухових сумішей, які одержані розрахунковим шляхом для масової частки ТРП (%) в межах 10-50 %: 3 щільність 950,0-1000,0 кг/м кисневий баланс 2,0-5,0 % 1603,0-5422,0 теплота вибуху кДж/кг швидкість детонації 2,8-5,1 км/с критичний діаметр 4-6 мм заряду об'єм газів 650,0-700,0 л/кг тиск вибухових газів 0,92-3,10 ГПа Введення до основної ВР - тену передчасно подрібненого твердого ракетного палива (ТРП) діаметром частинок не більше 0,5-1,0 мм дозволяє одержати рівномірний розподіл і покриття часток ракетного палива частками порошкоподібного тену в об'ємі вибухової суміші, що сприяє повному протіканню реакції вибухового перетворення, зменшенню концентрації шкідливих газів у продуктах детонації та підвищенню тривалості дії вибухового навантаження на середовище, що руйнується. При цьому створюються суміші з фізично стабільними показниками щільності і теплоти вибуху зі зниженням кисневого балансу і максимального тиску на середовище, що руйнується. По заміряних в полігонних умовах швидкостям детонації (D) зарядів сумішей тену з різною масовою часткою ТРП були розраховані параметри, які визначають їхню вибухову дію на середовище [2]. Результати розрахунків наведені в таблиці. Щільності сумішей при зміненні 3 масової частки ТРП дорівнювали насипній щільності тена (  =0,935 г/см ). Таблиця Характеристики вибухових сумішей Масова частка Швидкість ТРП в сумішах детонації, D з теном, % м/с 0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 5250 5150 4900 4500 3700 2800 Відношення теплоти Акустичний Теплота -7 вибухусумішей до вибуху Q, импеданс, Z10 , теплоти вибуху 2 кДж/кг кг/м с чистого тену, Q  Qc / Q0 5635 0,49 1,0 5120 0,48 0,96 4910 0,46 0,87 4140 0,42 0,75 2800 0,35 0,50 1603 0,26 0,28 Тиск на стінки зарядної порожнини, Рс, ГПа 3,22 3,10 2,81 2,37 1,60 0,92 20 25 При цьому встановлено, що тільки при вмісті ТРП 10 и 20 % забезпечується стабільність швидкості детонації і відповідне руйнування твердого середовища. При розрахунках теплоти вибуху сумішей тену з ТРП враховувалась залежність теплоти вибуху і швидкості детонації ВР від щільності [1]. При однаковій щільності двох ВР їхні теплоти вибуху Q1 и Q2 і швидкості детонації D1 і D 2 зв'язані співвідношенням [3] 2 Q1 D1 .  Q2 D2 2 30 (1) Якщо Q1 і D1 теплота вибуху і швидкість детонації тену при щільності рівній щільності вибухової суміші тену з ТРП, і відома її швидкість детонації, то теплота вибуху суміші може бути розрахована 2 UA 88299 U D2 Q 2  Q1 2 . 2 D1 5 Якщо теплота вибуху і швидкість детонації чистого тену при щільності, рівній щільності суміші невідома, то необхідно визначити їх, користуючись існуючим виразом для швидкості детонації [4] D1(2 )  D1(1)  10 (2) 3500 (2  1) . 1 (3) Для визначення теплоти вибуху ВР при щільності  2 по відомій теплоті вибуху тієї ж ВР використаємо формулу, яка оцінює швидкість детонації через показник політропи n і теплоту вибуху Q [4] D  2(n2  1)Q . (4) Для розрахунку теплоти вибуху тену при щільності  2 використано вираз 2 n2  1 Dm ( 2 ) . Qm ( 2 )  Qm (1) 1  2 n2  1 Dm (1) 2 (5) 15 3 Якщо при щільності тену 1  900 кг/м , теплота вибуху дорівнює Qm (1)  5440 кДж/кг, швидкість детонації Dm (1)  5120 м/с, а при швидкості детонації тену Dm (2 )  5250 м/с із рівняння (3) знаходимо  2 , яка дорівнює щільності суміші тену з твердим ракетним паливом 3 ( 2  935 кг/м ). Теплота вибуху тену при цій щільності, розрахована за рівнянням (5) і дорівнює 20 25 30 35 40 Qm (2 )  5635 кДж/кг. Теплота вибуху сумішей тену з ТРП по заміряних швидкостях детонації може бути розрахована з використанням (2). Результати розрахунків наведені в таблиці. Теплота вибуху сумішей знижується в порівнянні з теплотою вибуху чистого тену. Відносний показник теплоти вибуху сумішей складає Q Q c . Qm Таким чином, наявність ТРП у суміші з теном призводить до зниження теплоти вибуху такої ВР і відповідно до зменшення ідеальної роботи вибуху. Запропоновані вибухові суміші прості у приготуванні, безпечні, мають обчислені вибухові характеристики. Їх можна використовувати при проведенні експериментальних досліджень руйнування твердих середовищ у лабораторних та полігонних умовах з метою переносу одержаних висновків в промислові умови. Джерела інформації: 1. Дубнов Л.В. Промышленные взрывчатые вещества/ Л.В. Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов. -М.: Недра, 1988. - 360 с. 2. Ефремов Э.И. Оценка эффективности действия смесевых зарядов ВВ с энергоактивными добавками/ Э.И. Ефремов, В.М. Комир, В.А. Никифорова// Высокоэнергетическая обработка материалов. - Днепропетровск: НГАУ. - 1999. - № 8. - С. 77-80. 3. Лабораторные и практические работы по разрушению горных пород взрывом/ Под. ред. Б.Н. Кутузова. - М.: Недра, 1981. - 256 с. 4. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах/ М.А. Кук. -М.: Недра, 1980. – 453 с. 3 UA 88299 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Вибухова суміш, яка містить основну вибухову речовину - тен, яка відрізняється тим, що в її склад додатково введено енергоактивну домішку - подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) при такому співвідношенні компонентів, в мас. %: подрібнене тверде ракетне паливо (ТРП) з розміром 10,0-20,0 частинок не більше 0,5-1,0 мм тен решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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