Вибухова композиція багатофункціональної дії

Реферат: Вибухова композиція багатофункціональної дії містить пластифікатор, бризантну вибухову речовину, пальне та неорганічний окислювач. При цьому як пальне використано порошок алюмінію, при цьому композиція додатково містить цільову технологічну добавку складу: додатковий стабілізатор, органічний окислювач, органічне пальне, причому вибухова композиція має наступний вміст компонентів, мас. %: пластифікатор 2,1-28 бризантна вибухова речовина 15-32,5 неорганічний окислювач 7,7-32,5 технологічні добавки 0,9-18,4 порошок алюмінію решта. UA 114239 U (12) UA 114239 U UA 114239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі озброєння, зокрема до вибухових композицій для спорядження практично будь-яких боєприпасів багатофункціональної дії і багатофакторної вражаючої дії, а саме до вибухових композицій багатофункціонального дії - термобаричних сумішей з поліпшеними експлуатаційними характеристиками, і може бути використано в боєприпасах різного призначення. Основна енергія вибуху вибухових композицій багатофункціональної дії - термобаричних сумішей, витрачається на створення сильного перепаду тиску у фронті ударної хвилі, і на створення високої температури в зоні ураження, що призводить до сильних руйнувань різних будівель, броньованої та автомобільної техніки, а також створенню осередків пожежі. Значний внесок у підвищення амплітуди і тривалість ударної хвилі вносять фази процесу, що протікають після руйнування корпусу бойової частини боєприпасів, а саме об'ємне реагування продуктів первинної детонації в суміші з повітрям. В результаті об'ємного реагування компонентів забезпечується формування високотемпературної теплової зони в приземному шарі з температурою, що перевищує 1500 °C, і тривалістю існування більше 0,5 секунди. Такі теплові поля забезпечують запалювання різних видів горючих матеріалів, розташованих в об'єктах, що уражуються [1]. Тому в даний час приділяється велика увага створенню вибухової композиції багатофункціональної дії, призначеної для спорядження різних видів боєприпасів, що поєднує підвищену стабільність експлуатаційних і технологічних властивостей з підвищеною енергетикою вибуху [2]. Відома вибухова композиція для спорядження виробу РПО-А "Шмель", що містить рідку вибухову речовину ізобутилнітрат і пальне - магній [3]. До недоліків відомої композиції належить те, що: - пальне - магній, має меншу енергетику під час вибуху, ніж алюміній; - в ході тривалого зберігання композиція розшаровується, що призводить до зміщення центру маси в боєприпасах і негативно позначається на траєкторії польоту боєприпасів; - низька щільність суміші не дозволяє зробити боєприпаси малогабаритними. Відомий вибуховий склад, що містить бризантну вибухову речовину, алюмінієвий порошок, рідкий пластифікатор, полімер поліакрилового ряду і дифеніламін, а як бризантну вибухову речовину - флегматизовані гексоген або октоген, причому пластифікатор і полімер поліакрилового ряду він містить в співвідношенні 1:(0,3-0,4 як пластифікатор - суміш, яка містить 70 % динітратадіетиленгліколю і 30 % динітрататриетиленгліколю, а як полімер поліакрилового ряду - співполімер метилметакрилату і метакрилової кислоти при наступному вмісті компонентів, мас. %: флегматизовані гексоген або 52-67 октоген алюмінієвий порошок 15-30 пластифікатор і полімер решта поліакрилового ряду дифеніламін (понад 100 %) 0,5-0,7 [4]. До недоліків відомого вибухового складу належить те, що не забезпечується стабільність експлуатаційних і технологічних властивостей, що, в свою чергу, не забезпечує підвищення енергетики вибуху. Відома вибухова композиція багатофакторного дії для спорядження боєприпасів, що містить флегматизовані гексоген або октоген 52-67 %, алюміній 15-30, суміш динітрату діетиленгліколю і триетиленгліколю (при співвідношенні 70:30), співполімер метилметакрилату і метакрилової кислоти - решта при співвідношенні пластифікатора до полімеру 1:(0,3-0,4), а також дифеніламін 0,5-0,7 % понад 100 % [5]. Дана композиція, за рахунок введення дифеніламіну, є більш стійкою до теплового впливу, проте має недолік - при тривалому зберіганні має недостатню фізико-хімічну стабільність. Відома вибухова композиція багатофакторної вражаючої дії, призначена для спорядження практично будь-яких боєприпасів, що містить рідкий окислювач - етилнітрат або бутилнітрат 340 %, порошкоподібний окислювач - нітрат або перхлорат амонію або гетероциклічний нітроамін 15-65 %, пальне - алюміній 15-50 %, загусник - бутадієновий або бутадіеннітрильний або бутадіенметакриловий каучук 0,5-7 % [6]. Відмінною особливістю композиції є те, що вона додатково містить як пальне масло мінеральне в кількості від 5 до 40 мас. %., ароматичні нітрозоз'єднання або хіноловий етер в кількості від 0,1 до 2 мас. %., жирні кислоти або їх солі в кількості від 0,1 до 5 мас. %. 1 UA 114239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 До недоліків даної композиції належить те, що суміш сильно насичена окислювачами і вимагає додаткової флегматизації і стабілізації. До недоліків належить й те, що не забезпечується стабільність експлуатаційних і технологічних властивостей, що, в свою чергу, не забезпечує підвищення енергетики вибуху. Відома вибухова композиція, що містить вибухову речовину і пластифікатор, при цьому як пластифікатор він містить тринітроетиловий етертринітромасляної кислоти і тротил [7]. Дана композиція багатофункціональної дії має підвищену енергетику і потужність вибуху, однак має такі недоліки, до яких належать: знижена стабільність фізичних і реологічних властивостей в температурному діапазоні зберігання і експлуатації композицій в боєприпасах, що виражається в збільшенні пористості при підвищенні температури (зниження щільності), збільшенні в'язкості, кристалізація пластифікатора при зниженні температури навколишнього середовища, що, в свою чергу, може призвести до нестабільності параметрів дії композицій і зниження стійкості руху боєприпасів. До недоліків належить й те, що не забезпечується стабільність експлуатаційних і технологічних властивостей, що, в свою чергу, не забезпечує підвищення енергетики вибуху. Відома вибухова композиція, що містить флегматизовані гексоген або октоген, алюмінієвий порошок, суміш динітрату діетиленгліколю і динітрату триетиленгліколю як рідкий пластифікатор, співполімер метилметакрилату і метакрилової кислоти і дифеніламін [8]. До недоліків відомої вибухової композиції належить те, що не забезпечується стабільність експлуатаційних і технологічних властивостей, що, в свою чергу, не забезпечує підвищення енергетики вибуху. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є вибухова композиція багатофункціональної дії, що містить пластифікатор, бризантну вибухову речовину, пальне та неорганічний окислювач [9]. Основними компонентами даної композиції є нітрат одноатомного спирту, пальне на основі металу, нітрат або перхлорат амонію, або гетероциклічний нітроамін. Дана композиція багатофункціональної дії не дивлячись на те, що вона має підвищену енергетику і потужність вибуху, має такі недоліки, до яких належать, знижена стабільність фізичних властивостей в температурному діапазоні зберігання і експлуатації композиції в боєприпасах, які виражаються в збільшенні пористості при підвищенні температури (зниження щільності), збільшенні в'язкості, кристалізації пластифікатора при зниженні температури навколишнього середовища, що, в свою чергу, може призвести до нестабільності параметрів композиції і зниження стійкості боєприпасів. Таким чином недостатньою мірою забезпечується фізико-хімічна стійкість компонентів і енергоємність складу. До недоліків належить й те, що не забезпечується необхідний обсяг і час дії вогняної хмари під час вибуху суміші. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом введення до складу вибухової композиції цільової технологічної добавки подвійного призначення, що містить додатковий стабілізатор - пальне, органічний окислювач - пальне і органічне пальне - флегматизатор, і використання як пальний порошок алюмінію, забезпечити в комплексі підвищення фізикохімічної стійкості компонентів, енергоємності складу вибухової композиції і, як наслідок, збільшення обсягу і часу дії вогняної хмари. Суть корисної моделі у вибуховій композиції багатофункціонального дії, що містить пластифікатор, бризантну вибухову речовину, пальне та неорганічний окислювач, полягає в тому, що як пальне використано порошок алюмінію, при цьому композиція додатково містить цільову технологічну добавку складу: додатковий стабілізатор, органічний окислювач, органічне пальне, причому вибухова композиція має наступний вміст компонентів, мас. %: пластифікатор 2,1-28 бризантна вибухова 15-32,5 речовина неорганічний окислювач 7,7-32,5 технологічні добавки 0,9-18,4 порошок алюмінію решта. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що вибухова композиція багатофункціональної дії, яка заявляється, відрізняється тим, що як пальне використано порошок алюмінію, при цьому композиція додатково містить цільову технологічну добавку складу: додатковий стабілізатор, 2 UA 114239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 органічний окислювач, органічне пальне, причому вибухова композиція має наступний вміст компонентів, мас. %: пластифікатор 2,1-28 бризантна вибухова 15-32,5 речовина неорганічний окислювач 7,7-32,5 технологічні добавки 0,9-18,4 порошок алюмінію решта. Таким чином, вибухова композиція багатофункціонального дії, яка заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Вибухова композиція багатофункціональної дії, яка заявляється, використовується наступним чином (при спорядженні нею різних видів боєприпасів, із забезпеченням при цьому поєднання підвищеної стабільності експлуатаційних і технологічних властивостей з підвищеною енергетикою вибуху). Попередньо готують інгредієнти (компоненти), з яких буде виготовлятися вибухова композиція багатофункціональної дії, що заявляється. Як інгредієнти (компоненти) вибрано: - пластифікатор - з'єднання з ряду нітроетерів одно- або багатоатомних аліфатичних спиртів або різні варіанти їх сумішей; - бризантна вибухова речовина - тротил, флегматизований гексоген або октоген, або їх суміш; - пальне (порошок алюмінію, наприклад, з розмірами часток не більше 140 мкм - як варіант технології); - неорганічний окислювач - перхлорат калію або перхлорат амонію, або нітрат барію, або нітрат амонію, або нітрат гідразину; - цільова технологічна добавка (суміш інгредієнтів таких, як додатковий стабілізатор пальне, органічний окислювач - пальне і органічне пальне - флегматизатор). Таким чином вибухова композиція багатофункціональної дії, яка заявляється, додатково містить цільову технологічну добавку складу: додатковий стабілізатор, органічний окислювач, органічне пальне. Зазначена технологічна добавка (за рахунок вмісту стабілізатора, додаткового органічного окислювача і пального) дозволяє підвищити енергоємність композиції, збільшити час роботи вогняної хмари, але при цьому стабілізувати суміш при тривалому зберіганні і перепаді температур. У готовому до застосування вигляді вибухова композиція багатофункціональної дії, яка заявляється, має наступний вміст компонентів, мас. %: пластифікатор 2,1-28 бризантна вибухова 15-32,5 речовина неорганічний окислювач 7,7-32,5 технологічні добавки 0,9-18,4 порошок алюмінію решта. Зміною співвідношень компонентів в межах представленого вище діапазону можна регулювати рівень вихідних параметрів вибуху з урахуванням цільового призначення і специфіки умов застосування бойових частин. Збільшення вмісту в окислювальній суміші порошкоподібних компонентів забезпечує збільшення до 30 % метальної дії композиції. Підвищенням вмісту в окислювальному суміші органічних нітроетерів забезпечується збільшення амплітуди ударної хвилі. Збільшення загального вмісту горючих елементів в суміші забезпечує збільшення тривалості фази стиску ударної хвилі, температури і розмірів теплової зони, здатної запалювати горючі елементи. Введення в композицію додаткового пального розширює можливості варіювання параметрами дії композиції. Використовувані в суміші пластифікатори забезпечують можливість управління фізикомеханічними властивостями композиції. Зміна вмісту каучуку в суміші в межах, зазначених у матеріалах заявки, дозволяє в широких межах варіювати рухливість композицій, забезпечуючи в результаті зміни в'язкості можливість заповнення виробів складної форми і з різними діаметрами і формами заливальних отворів. 3 UA 114239 U 5 10 15 20 25 30 35 Також поєднання пластифікаторів і бризантних вибухових речовин забезпечують можливість регулювання співвідношення обсягів твердої і рідкої фаз з урахуванням насипної щільності порошкоподібних компонентів і тим самим регулювання щільності суміші виходячи з вимог, що пред'являються до габаритно-масових характеристик бойової частини. Пластифікатор також забезпечує можливість управління агрегатним станом суміші. При введенні нітроетерів композиція може бути переведена з в'язкопластичного в гумоподібний або твердий стан. Таким чином фізико-хімічна стійкість зазначених вище компонентів вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, впливатиме на стійкість речовин при тривалому їх зберіганні, при зміні температурних режимів в процесі експлуатації і зберіганні (від мінус 40 °C до 50 °C). Істотною відмінністю даного технічного рішення, а саме вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, є використання технологічної добавки, що містить у своїй суміші речовини подвійного призначення (наприклад, як варіант складу речовини: "стабілізатор - пальне", "окислювач - пальне", "органічне пальне - флегматизатор") і забезпечують: - додаткове підвищення стабільності фізичних і хімічних властивостей варіантів композиції; - додаткове підвищення енергоємності композиції; - додаткове збільшення обсягу і часу дії вогняної хмари. Пластифікатор для вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, вибраний з групи нітроетерів, наприклад одно- або багатоатомних спиртів, таких як: етилнітрат, пропілнітрат, ізопропілнітрат, бутилнітрат, ізобутилнітрат, етиленглікольдинітрат, діетиленглікольдинітрат, триетиленглікольдинітрат, триметилолетантринітрат, бутантріолтринітрат, дигліцеринтетранітрат або вибраний у вигляді дво- або трикомпонентних сумішей нітроетерів одно- або багатоатомних спиртів. Крім схильності до утворення евтектики з бризантними вибуховими речовинами, перераховані пластифікатори і їх комбінації характеризуються хорошою сумісністю з запропонованими полімерами, а також підвищеної енергетикою вибуху. Відмінною особливістю неорганічного окислювача, що входить до складу вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, такого як перхлорат калію або перхлорат амонію, або нітрат барію, або нітрат амонію, або нітрат гідразину, є підвищене значення окислювально-відновного потенціалу відносно до інших компонентів, що входять до складу композиції, що забезпечує збільшення енергетики вибуху композиції. Для перевірки параметрів дії вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, були виготовлені зразки складових, які представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Компоненти Пластифікатор Бризантна вибухова речовина Порошок алюмінію Неорганічний окислювач Цільова технологічна добавка 40 45 Прототип 25 ТНТ -- №2 28 №6 2,1 № 16 24 № 21 16,7 № 22 16,2 25 100 15 32,5 25 23,8 19,2 решта -- решта решта решта решта решта 25 -- 8 32,5 10 9,5 7,7 -- -- 12 0,9 11 16,7 18,4 Таким чином вибухова дія вибухової композиції багатофункціональної дії, що заявляється, відрізняється підвищеною ефективністю внаслідок комплексності впливу на трупи, об'єкти і підвищеною потужністю складових такого впливу. Крім того, інгредієнти, що входять до вибухової композиції багатофункціональної дії, яка заявляється, забезпечують можливість регулювання агрегатного стану, фізико-механічних властивостей і параметрів дії композиції з урахуванням специфічних вимог, що пред'являються до озброєння. Підвищення ефективності використання вибухової композиції багатофункціональної дії, що заявляється, відносно до прототипу, досягається шляхом введення до складу вибухової композиції цільової технологічної добавки подвійного призначення як суміші з таких 4 UA 114239 U 5 10 15 20 25 компонентів, як додатковий стабілізатор - пальне, органічний окислювач - пальне і органічне пальне - флегматизатор, і використання як пального порошку алюмінію (наприклад, з величиною часток не більше 140 мкм - як варіант), що дозволяє забезпечити в комплексі підвищення фізико-хімічної стійкості компонентів, енергоємності складу вибухової композиції і, як наслідок, збільшення обсягу і часу дії вогняної хмари. Джерела інформації: 1. В.В. Кокшаров, Л.Е. Колегов, В.Н. Лашков, А.А. Селезенев, В.А. Мазанов, др. "Параметры взрыва в замкнутом объеме заряда ВВ с оболочкой из ультрадисперсного алюминия". Саров, 2001, 269с. 2. Кореньков В.В., Обухов А.С. "Влияние местонахождения точки инициирования детонации и положения облака топливовоздушной смеси на параметры поля взрыва", ФГВ, 2001 (т.37) 6, 82. 3. А.В. Бабкин. Средства поражения и боеприпасы. Издательство МГТУ им. Баумана. 2008 г. с. 411-419 - аналог. 4. Патент Российской Федерации (RU) № 2315742 "Взрывчатый состав", МПК 7 С 06 В 45/10, С 06 В 25/00 - аналог. 5. US Patent № 6955732 Advanced thermobaric explosive compositions, 2005 - аналог. 6. Патент Российской Федерации (RU) № 2209806 "Взрывчатая композиция", МПК 7 С 06 В 25/34 - аналог. 7. Патент Российской Федерации (RU)№ 2071957 "Взрывчатый состав" от 12.01.1993, МПК 7 С 06В 25/04 - аналог. 8. Патент Российской Федерации (RU) № 2315742 "Взрывчатый состав" от 27.01.2008, МПК 7 С 06В 45/10, С 06 В 25/00 - аналог. 9. Патент Российской Федерации (RU) № 2415831 "Взрывчатая композиция многофункционального действия" от 10.02.2011, МПК 7 С 06 В 25/00 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Вибухова композиція багатофункціональної дії, що містить пластифікатор, бризантну вибухову речовину, пальне та неорганічний окислювач, яка відрізняється тим, що як пальне використано порошок алюмінію, при цьому композиція додатково містить цільову технологічну добавку складу: додатковий стабілізатор, органічний окислювач, органічне пальне, причому вибухова композиція має наступний вміст компонентів, мас. %: пластифікатор 2,1-28 бризантна вибухова речовина 15-32,5 неорганічний окислювач 7,7-32,5 технологічні добавки 0,9-18,4 порошок алюмінію решта. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5