книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 1 Химия

всей вероятности	наиболее оптимальным количеством 1Ш 03
в составе является	50...60%.

Вне всякого сомнения, дисперсность ингибитора, учитывая гетерогенность процесса ингибирования, имеет большое значе­ ние. Так, порошковые ингибирующие составы (Ка2С 03, аммо­ фос), имеющие дисперсность, как минимум, на два порядка ни­ же, в эффективности пожаротушения проигрывают на порядок.

Однако в настоящее время факторы, влияющие на эффек­ тивность ингибирования, исследованы недостаточно, и расста­ вить акценты по степени важности каждого из них пока труд­ но. Опытным путем установлено, что наиболее эффективным в качестве ингибиторов являются соединения первой группы элементов, в частности, калия. Можно предполагать, что име­ ет значение электронное строение атомов, в частности, нали­ чие одного электрона на внешней оболочке и низкий потен­ циал ионизации, что способствует более легкой возбудимости элементов этой группы в сравнении с другими при повышен­ ных температурах.

Экспериментально установлено, что охлаждение аэрозоля с ~ 1200'С до ~ Ю0...200°С снижает эффективность пожароту­ шения в несколько раз: минимальная пожаротушащая концен­ трация повышается с 10...30 г/м3 до 100...200 г/м3 для различ­ ных материалов. Однако пока не ясно, какой вклад в это вно­ сит агломерация частиц ингибитора в процессе охлаждения, которая, несомненно, имеет место.

В табл. 82 приведены сравнительные характеристики горе­ ния некоторых АОС, порохов и ТРТ, показывающие, что тем­ пература горения практически всех АОС существенно ниже, чем у всех типов П и ТРТ.

				Таблица 82
	Характеристики горения АОС и ТРТ
Ъш АОС	Теплота горения,	Температура	горения,	Скорость горения,
				мм/с (Р = 1
	кДж/кг	•с		кгс/см2)
	2700	2380
Д ы мны й порох				—
БРТТ	4000	2700...3200		0,5... 1,0
СРТТ	5500	3500		0,5...3,0
ПТ	2500...2900	1100... 1200	(экс.)	2,5...4,0
СБК	1800...2600	1150... 1250	(экс.)	1,5...2,0
СТК	1100... 1500	850... 1000	(экс.)	2...12
ПАС	2000...2800	1200... 1300	(экс.)	0,6...2.0

Видимо, вопрос температуры аэрозоля, в том числе и не­ обходимость его охлаждения, нельзя считать окончательно ре­ шенным. Во многих случаях высокая температура аэрозоля, не

могущая при ложном срабатывании нанести заметного ущер­ ба, вполне допустима и предпочтительна ввиду более высокой эффективности аэрозоля.

Поэтому вопрос влияния электронной структуры ингиби­ тора, связанной с уровнем температуры, на эффективность ту­ шения должен быть исследован более детально, равно как и уточнены нормативные акты по допустимым параметрам ог­ нетушащего аэрозоля.

АОС на базе БРТТ были разработаны в двух вариантах, содержащих в качестве полимерной связки НЦ. Пластифика­ тором в составе ПТ-50-2 является смесь нитроэфиров ЛД-70 (ДНДЭГ и ДНТЭГ)- Во втором составе ПТ-4 с целью обеспе­ чения большей безопасности (класс опасности 4) в качестве пластификатора НЦ был взят инертный триацетат глицерина.

Более	детально химический состав и			свойства АОС
ПТ-50-2 и	ПТ-4	приведены в табл. 83.
					Таблица 83
	Химический состав и основные свойства АОС
	Показатели		Составы АОС
			ПТ-50-2	|	ПТ-4
Коллоксилин		Химический состав,	%
			17,5		13,8
ЛД-70			20,0		—
Триацетин			—		9,2
Дифениламин			1,0		1,0
Индустриальное масло			1,5		2,0
Нитрат калия			50,0		63,0
Технический	углерод		10,0		9,0
Поливинилацетат			—		2,0
Стеарат натрия (цинка) (сверх 100 %)			1,0		0,15
Сульфорицинат Е (сверх 100 %)			0,1		—
Желатин (сверх 100 %)			0,03		—
Расчетные термодинамические характеристики			(Р = 0,1	МПа,	без досту­
		па воздуха)
Коэффициент обеспеченности окислителем			0.589		0.584
Температура горения,		К	1497		1394
Объем газообразных		продуктов сгорания,	4,04		3,128
м3/кг
Состав продуктов сгорания, % масс.			11,01
К, Н2, Н20					5,35
N2			11,81		10,47
СО			39,50		36.46
С02			13.9		7,36
КОН. (КОН),К,СО,			23		> 40

				Показатели				Составы АОС
								ПТ-50-2	|	ПТ-4
			Догорание на воздухе (Р = 0,1 МПа. а =						1)
Температура			горения,			К		2240		2041
Объем		газообразных				продуктов	сгорания,	5,861		5,164
м3/кг
Состав		продуктов			сгорания, % масс.
	К, О, 0 2,		ОН,		Н20			~9		~5,5
	N7							48,96		47,91
	со							1.48		0,49
	с о 2							32,21		32,63
	КО,	КОН,	(К О Н ^С О ,					~8		-12
		Физико-химические и физико-механические свойства
Плотность, кг/м3								1720+1%		1760±1%
Температура			начала интенсивного				разложе­	169		172...180
ния, Т.жр, 'С										> 300
Температура вспышки,						вС		176
Чувствительность к удару (10 кг), Ип, мм								50... 100		> 500
Физико-механическая прочность при растя­
жении при 293 К (20°С)								1,2		1,2
—	прочность, а,			МПа
—	деформация,			е, %				1,1		5
— модуль упругости, Е, МПа								30		140
Физико-механическая прочность при сжа­
тии при 293 К (20°С)								5,7		18
—	прочность, а,			МПа
—	деформация,			е,	%			11		7,4
—	модуль упругости,					Е, МПа		50		240

Оба состава отличаются от классических баллиститных порохов и ракетных топлив большим наполнением порошкооб­ разными высокодисперсными материалами и вследствие этого существенно уступают им по механическим характеристикам.

Однако в составе пожаротушащих генераторов они обеспечи­ вают довольно длительный срок эксплуатации и высокую пожа­ ротушащую эффективность, что способствует их широкому при­ менению для тушения пожаров в различных областях (рис. 108).

Схема пожаротушения с использованием генераторов инги­ бирующего аэрозоля представлена на рис. 109.

Как видно из рисунка, механизм пожаротушения аэрозолем основан на малоинерционной автоматической индикации загора­ ния и высокой ингибирующей способности аэрозоля. Принци­ пиальная схема устройства генераторов приведена на рис. ПО.

В металлическом корпусе генератора размещаются заряд (или заряды) АОС и охлаждающая насадка, как правило, гра-

нулированная. Воспламеняющее устройство имеет два (или три) источника инициирования: электротермический (ручное включение или от термодатчика) или от огнепроводного шну­ ра. Охладитель за счет большой удельной поверхности и эндо­ термического эффекта фазовых переходов при температуре ни­ же температуры выходящего аэрозоля обеспечивает снижение температуры последнего в зависимости от требований с 1200 до 60...300°С. Химические составы и свойства охлаждающих составов приведены в табл. 84.

Таблица 84

Химический состав и свойства составов для охлаждения аэрозоля

	Наименование характеристик			Значения характеристик для составов
				ОС-1	ОС-3
	Химический состав, %
				8,6
	Нитроцеллюлоза				13,2
	Дибутилфталат			8,8	—
	Триацетин			-	12,8
	ПВА			2,0	2,0
	Фторпласт-4			0,25	—
	Оксалат аммония			78,0	—
	Карбонат магния	(основной)		—	69.0
	Стабилизатор химической		стойкости	0,35	0,3
	Индустриальное масло			2,0	3,0
	Стеарат цинка			0,3	1.0
	Основные свойства			160
	Температура начала разложения с эн­				177
	дотермическим эффектом,		°С	-350	-250
	Эндотермический	эффект	разложе­
	ния, ккал/кг
	Взрывоопасность			Не опасен	Не опасен
	Пожароопасность			Не опасен	Не опасен
	Технология изготовления массы			Смешение в лю­	Смешение в лю­
				бом смесителе	бом смесителе

Технология изготовления гранулиро­ Непрерывная ус­ Непрерывная ус­

ванного охладителя	тановка:	валь­	тановка:	валь­
	цы — сушилка —		цы — сушилка —
	шнековый пресс		шнековый	пресс

С использованием АОС типа ПТ-4 и охладителя ОС-3 раз­ работана серия малогабаритных генераторов различного назна­ чения, имеющих массу от 50 г до 55 кг (рис. 111, 112).

В основном генераторы предназначены для стационарного размещения на транспортных объектах или в помещениях, це­ хах предприятий и т. д. Часть генераторов выполнены в забра­ сываемом варианте (гранаты). Последние имеют пусковое уст­ ройство, срабатывающее при выдергивании чеки, и на пути выхода аэрозоля — компенсатор реактивной тяги.

Рис. 111. Малогабаритные генераторы для транспортных средств:

а — Генератор типа МАГ-1, 2, 3, 5 одностороннего истечения для автомо­ билей, автобусов, речных и морских судов: 1 — втулка для ввода огнепро­ водного шнура, 2 — диафрагма, 3 — теплопоглащающий состав, 4 — кор­ пус, 5 — аэрозольобразующий элемент, 6 — электровоспламенитель

сэлектроразъемом;

б— Генератор двухстороннего истечения: 1 — теплопоглащающий состав, 2 — втулка для ввода огнепроводного шнура, 3 — диафрагма, 4 — вос­

пламенитель, 5 — аэрозольобразующий элемент, 6 — корпус, 7 — элек­ тровоспламенитель с электроразъемом, 8 — диафрагма

Как отмечалось, генераторы типа МАГ нашли широкое применение в пожаротушении, однако ввиду ограниченности термохимической стабильности состава ПТ-4 температурным диапазоном до + 60°С в некоторых случаях имеются ограниче­ ния (при Тэкс > 60°С). В связи с этим была проработана воз­ можность расширения температурного диапазона эксплуатации в плюсовой области за счет использования в составе вместо нитратов целлюлозы более термостойких производных целлю-

Производные целлюлозы

№						Кислород­	Плот­	Темпера­
								тура
			Вещество, формула			ный ба­	ность,
п/п								плавления,
						ланс, а	р, г/см3
1	Нитрат	целлюлозы				0,57	1,58-1,	°С
	[СбН70 2(0Н)з_х(0>Ю2)х]п						65
2	(N=10.7-12.2%. х~2 ч- 2.5
	Ацетат целлюлозы
	[С6Н70 2(0Н)3.х(0С0СН3)х]„					0,25	1,28
	триацетат		х=2,9—3(61,5—62,5%СН3СО —
	гр.)						1,32
	втор.	ацетат		х=2,4—2,6	(53,5—56%
	СН3СО	-	гр.)
3	Ацетобутират целлюлозы
	[С6Н70 2(0Н)з.х.у(0С0СНз)х(0С0С3Н7)гр.]п					0,18-	1,17—	165-210
	10,6—51,6%СН3СО-гр.;					0,21	1,25
	10.2-58.4%С,Н-,СО-го.							170
4	Карбоксиметилцеллюлоза					0,27	1,59
	[С6Н70 2(0Н)3.х(0СН2С00Ыа)х]п							размягч.
	х=0.4—1.2							160-210
5	Этилцеллюлоза			(этоцел)		0,16	1,09—
	[С6Н70 2(0Н)3.х(0С2Н5)х]п						1,17	140-170
	х=2,2-	2,6						размягч.

Темпера­
тура раз­	Пластификаторы
ложе­
ния, "С

90-140 Фталаты, триацетин (ТАЦ), нитроэфирные пластификато­ ры, три-2-(этилгексил) фосфат

230ТАЦ в сочетании с трифенилфосфатом, ДМФ сульфамида­ ми; ДМФ, пентаэритритацетат, диэтиленгликольпропионат, триэтиленгликольпропионат, триэтиленгликольбутират, трипропионат глицерина, трибутиоат, ДОФ.

ТАЦ, трипропионат глицерина,

—ДМФ, ДЭФ, ДБФ, трибутилфосфат.

227Вода, кадоксен (триэтилендиаминкадмий (II) гидроксид).

240 ДМФ, ДБФ, ди(2-этилгек- сил)фталат, ди(2-этилгек- сил)адипинат, ДМФА, триэти- ленгликольди-2-(этилбутират), трифенилфосфат в сочетании с диамилфталатом, три-2-(этил- гексилфосфат)

си
о	N9	Вещество, формула
	п/п

6Оксиэтилцеллюлоза (натрозол) {С6Н70 2(0Н)3.х[(0СН2СН2)у0Н]х}п высокозамеш. х=0,85—1,2, у= 1,5-3 (28—40% оксиэт. гр.)

низкозам. х=0,2—0,3, у= 1,25—1,3 (7—9% оксиэтил.- го.)

7Ацетопропионат целлюлозы [С6Н70,(0Н )3.х.у(0С0СН3)х(0С0С,Н5)у]п

46-52% связ. С2Н5СООН

112—18% связ. СН.СООН

Кислород­	Плот­
ный бе-	ность,
ланс, а	р, г/см3
0,24	1,34
	1,49
0,21	1,25

Темпера­	Темпера­
тура	тура раз­	Пластификаторы
плавления,	ложе­
"с	ния, *С
135-140	205	Набухает: в этиленгликоле, гли­
размягч.		церине, ДМФА

180	ДБФ, бутилбензилфталат, ме­
размягч.	тилфталилэтилгликолят

										Таблица 86
			Химический состав и свойства модернизированных АОС
		Показатели	ПТ-4			Значения для топлив		ПТ-ЭКГ	ПТ-АК
				ПТ-4-10К	ПТ-4-25К	ПТ-4-КИ	ПТ-4-КГ			ПТ-АКТ
	Химический состав, %
	Полимер:							_	_	_
	н и +	ПВА*	15,5	13,0	13,3	15,5	9,9
	ЭЦ**+	КМЦ*** + идитол	—	_	_	_		12,5	_	_
	АЦ****		—	—	—	—	—	—	12,0	12,0
	+ идитол
	Пластификатор:
	Триацетин		8,0	8,5	8,2	9,0	6,0	5,5	4,0	4,0
	ДБФ (ДМФ)		—	_	_	_	_		(4,0)	4,0
	КЛЧОч		64,0	60,5	46,0	60.5	60,4	59,5	70,5	56.0
	Углерод (П234)		___ 8,0	___ 10___	4,5	3,0	5,6	4,5___	5,0	4,8