Научная статья на тему 'О перспективных малочувствительных нитроцеллюлозных порохах'

О перспективных малочувствительных нитроцеллюлозных порохах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
240
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГОЕМКИЕ КОМПОЗИЦИИ / ВЗРЫВЧАТО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / КРИТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ИНИЦИИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИИ / HIGHPOWERMATERIALS / EXPLOSIVE-POWER CHARACTERISTICS / THE CRITICAL PRESSURE OF THE DETONATION INITIATION

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Смирнов А.С., Терентьев А.Б., Мингазова В.К., Сонин Н.С., Питайкин Д.А.

В статье представлены результаты расчета взрывчато-энергетических характеристик штатных и опытных порохов, а также критического давления инициирования детонации. Дана оценка штатным и опытным порохам по критерию и безопасности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Смирнов А.С., Терентьев А.Б., Мингазова В.К., Сонин Н.С., Питайкин Д.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The article presented the calculation results of explosive and power characteristics of regular and experimental gunpowder and critical pressure of initiation a detonation. The assessment to regular and experimental gunpowder is given by criterion of firmness and safety.

Текст научной работы на тему «О перспективных малочувствительных нитроцеллюлозных порохах»

УДК 662.311

А. С. Смирнов, А. Б. Терентьев, В. К. Мингазова, Н. С. Сонин, Д. А. Питайкин, А. Р. Нигметьянов

О ПЕРСПЕКТИВНЫХ МАЛОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ПОРОХАХ

Ключевые слова: энергоемкие композиции, взрывчато-энергетические характеристики, критическое давление инициирования

детонации.

В статье представлены результаты расчета взрывчато-энергетических характеристик штатных и опытных порохов, а также критического давления инициирования детонации. Дана оценка штатным и опытным порохам по критерию и безопасности.

Keywords: highpowermaterials, explosive-power characteristics, the critical pressure of the detonation initiation.

The article presented the calculation results of explosive and power characteristics of regular and experimental gunpowder and critical pressure of initiation a detonation. The assessment to regular and experimental gunpowder is given by criterion of firmness and safety.

Необходимость повышения скорости полета снарядов и их бронепробиваемость требует разработки новых порохов и метательных зарядов с более высокими энергетическими

характеристиками. Существующий уровень энергетических, баллистических и

эксплуатационных показателей отечественных порохов пироксилинового и баллиститного типа в настоящее время не в полной мере удовлетворяет требуемому уровню тактико-технических характеристик перспективных артиллерийских систем, развитие которых выдвигает на первый план вопросы повышения энергетики, прочности к ударным нагрузкам в широком температурном диапазоне эксплуатации при одновременном уменьшении уязвимости, температурного коэффициента давления и скорости горения пороха.

Основным направлением повышения баллистической эффективности метательных зарядов является создание высокоэнергетических порохов за счет введения в их состав в качестве наполнителей мощных взрывчатых веществ [1, 2]. Однако повышение энергетики, как правило, приводит к снижению стойкости составов к внешним возмущающим воздействиям и соответствующему снижению эксплуатационной безопасности метательных зарядов.

Одним из основных критериев, отвечающих за стойкость и безопасность энергонасыщенных материалов (ЭНМ), к которым относятся пороха, является критическое давление инициирования детонации Ркр [1]. Пороговым уровнем, по оценке экспертов, является давление инициирования, равное 35^40 кбар. Экспериментальное определениезначений данного параметра является весьма трудоемкой задачей. Появление в последнее время ряда работ [3, 4], посвященных исследованиям зависимости взрывчато-энергетических

характеристик ЭНМ от их первичных свойств (природа компонентов, состав ЭНМ, теплоты образования и т.п.), позволяет теоретически оценить значения Ркр для штатных и перспективных рецептур нитроцеллюлозных порохов.

Расчетные формулы, привлеченные для расчета критического давления инициирования

детонации Ркр, представлены ниже [4]:

п , т2,732^ -1,534 -1,105 -

Ркр = (рВ) бтахВВ а -5, где р - плотность ЭНМ;5 - содержание г-атомов химических элементов в 1 кг состава;а -коэффициент избытка окислителя;2тахВВ -максимальная теплота горения (взрыва) для данного состава;

бтажВВ = 6руВВ+ А#см,

Где0руВВ - максимальное энергосодержание продуктов горения (взрыва);4Ясм - энтальпия образования состава.

В табл. 1 приведены опытные составы (ОС) энергоемких композиций, изготовленных на основе штатных баллиститных и пироксилиновыхпорохов.

Таблица 1 - Опытные составы энергоемких композиций

№ Компо- Содержание компонентов

п/п ненты в опытных составах, %

пороха ОС-1 ОС-2 ОС-3 ОС-4 ОС-5 ОС-6 ОС-7

1 НЦ 51 46 56 56 56 56 53

2 НГЦ 25 25 22 16,5 16,5 16,5 19,5

3 ДНТ 9 9 9 9 9 9 9

4 ДБФ 6 6 4 4,5 4,5 4.5 4,5

5 Центра-лит 3 3 3 3 3 3 3

6 Вазелин 1 1 1 1 1 1 1

7 Тротил 5 5 5 5

8 Гексоген 5 5

9 Октоген 10 5

10 Полимер 10 5

В таблицах использованы следующие сокращения: НЦ - нитраты целлюлозы; НГЦ -нитроглицерин; НДГ - дигликольдинитрат; ДНТ -динитротолуол; ДБФ - дибутилфталат; ДФА -дифениламин; СЭР - спирто-эфирный растворитель.

В составы опытных энергоемких композиций вместо некоторой части привычных компонентов введены либо бризантные ВВ (гексоген,октоген, тротил), либо инертная связка (полимер). В некоторых рецептурах присутствует и то, и другое.

Результаты расчета взрывчато-

энергетических характеристик штатных порохов и

опытных составов сведены в таблице 2, где Т1 -температура горения; QV(Ж) - теплота горения; Ш -удельный объем продуктов горения; / - сила пороха. Эти характеристики рассчитаны по известным методикам [5]. Для расчета критического давления инициирования детонации использовалось выражение, приведенное выше.

Анализ полученных результатов говорит о том, что все рассматриваемые штатные пороха не удовлетворяют критерию стойкости и безопасности. Значения Ркр для них значительно ниже порогового уровня. Введение некоторых компонентов в состав штатного пороха, таких, как полимерная связка, тротил, может значительно повысить Ркр, однако при этом практически всех случаях существенно снижаются характеристики боевой эффективности составов.

Таблица 2 - Взрывчато энергетические характеристики энергоемких композиций

№ Энергоемкие Характеристики

п/ композиции Ti, К Qv(*b W1, л/кг f, Дж/кг

п кДж/кг кбар

Штатные пороха

1 НДТ-2 2492 3015 1039 960997 23,6

2 НДТ-3 2629 3241 1017 992290 22,1

3 НДТ-4 2763 3467 995 1020276 20,6

4 Н 2914 3710 966 1045485 19,2

5 АПЦ 3040 4507 998 1125190 23,6

6 ПП 2824 3650 947 992816 14,4

7 ДГ 2754 3636 1004 1027591 12,9

Опытные составы

8 ОС-1 2568 3132 1038 989210 23,7

9 ОС-2 2547 3058 1045 987911 24,9

10 ОС-3 2621 3218 1020 992543 23,2

11 ОС-4 2480 2979 1038 955714 25,5

12 ОС-5 2318 2748 1066 917797 77,0

13 ОС-6 2432 2983 1055 952498 68,1

14 ОС-7 2480 2950 1040 957201 25,5

высоким уровнем стойкости и безопасности даже без большого ущерба для эффективности, однако для этого необходимо расширить поиск новых компонентов.

Литература

1. Мадякин, Ф. П. Применение порошкообразных эластомеров в пиротехнических составах, твердых топливах, пластичных и эластичных взрывчатых веществах / Ф. П. Мадякин, Р. Ш. Гарифуллин, Н. А. Тихонова, А. С. Сальников [и др.] // Вестник КТУ. - № 7. - 2010. - С. 430-436.

2. Валишина, З. Т. Структура и свойства новых типов азотнокислых эфиров целлюлозы / З. Т. Валишина, А.

B. Косточко, О. Т. Шипина, Р. Ф. Гатина, Ю. М. Михайлов // Вестник КТУ. - № 9. - 2010. - С. 281-291.

3. Смирнов, С. П. Прогнозирование характеристик взрывчатых веществ / С. П. Смирнов, А. С. Смирнов // М.: Журнал прикладной химии, 2009. - Т. 82. - № 10. -

C. 55-62.

4. Смирнов, А. С. Перспективное прогнозирование и анализ экспериментальных данных с использованием комплексной системы оценки параметров взрывчатых веществ. // А. С. Смирнов. - Всероссийская научно-техническая конференция «Успехи в специальной химии и химической технологии» // М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2010. - С. 364-367.

5. Косточко, А. В. Физико-химические свойства взрывчатых веществ, порохов и ракетных твердых топлив / А. В. Косточко, А. Б. Терентьев, Н. М. Боклашов, А. С. Смирнов, Н. С. Сонин // Пенза: Изд-во МО РФ, 2013. - 380 с.

Результаты расчетов показывают, что существует возможность получения порохов с

© А. С. Смирнов - канд. техн. наук, ст. науч. сотр. НИИ Машиностроения (Дзержинск), htvms@kstu.ru; А. Б. Терентьев -канд. техн. наук, доцент, Пензенский артиллерийский инженерный институт, htvms@kstu.ru; В. К. Мингазова - канд. техн. наук, сотр. каф. ХТВМС КНИТУ, htvms@kstu.ru; Н. С. Сонин - канд. техн. наук, нач. отдела 127 ЦЭИСП ГРАУ МО РФ (Киржач), htvms@kstu.ru; Д. А. Питайкин - нач. отдела 127 ЦЭИСП ГРАУ МО РФ (Киржач), htvms@kstu.ru; А. Р. Нигметьянов - заместитель начальника Департамента промышленной политики ОАО «НПК «Технологии машиностроения»(Москва), htvms@kstu.ru.

© A. Smirnov - associate professor, Research Institute of Machine Building (Dzerzhinsk), htvms@kstu.ru; A. Terentev - associate professor, Penza Artillery Engineering Institute, htvms@kstu.ru; V. Mingazova - associate professor, KNRTU, htvms@kstu.ru; N. Sonin - associate professor, head of department,127 Center for testing and examination of weapons (Kirzhach), htvms@kstu.ru; D. Pitaykin - head of department,127 center for testing and examination of weapons (Kirzhach), htvms@kstu.ru; A. Nigmetyanov -head of department, JSC «SPC «Technology of mechanical engineering» (Moscow), htvms@kstu.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.