- •Бийский технологический институт (филиал)
- •Содержание
- •Введение
- •1 Взрывчатые вещества
- •1.1 Общие сведения о взрывчатых веществах [3–6]
- •1.2 Классификация взрывчатых веществ [36]
- •1.3 Реакции взрывчатого разложения
- •1.4 Общие свойства взрывчатых веществ
- •1.4.1 Чувствительность взрывчатых веществ [4, 7]
- •1.4.2 Стойкость взрывчатых веществ [4, 7]
- •1.5 Действие взрыва на окружающую среду [4]
- •1.6 Понятие о боеприпасах и выстрелах [8]
- •1 − Взрыватель; 2 − заряд взрывчатого вещества; 3 − корпус;
- •4 − Ведущий поясок; 5 − сопло; 6 − твердотопливный реактивный заряд; 7 − боевая часть
- •1.7 Инициирующие взрывчатые вещества [9]
- •1.7.1 Гремучая ртуть
- •1.7.2 Азид свинца
- •1.7.3 Тринитрорезорцинат свинца
- •1.7.4 Тетразен
- •1.8 Средства инициирования
- •1.8.1 Средства воспламенения
- •1 − Колпачок; 2 − покрытие ударного состава; 3 − ударный состав
- •1 − Корпус гильзы; 2 – наковальня; 3 − капсюль-воспламенитель; 4 − затравочные отверстия
- •1.8.2 Средства детонирования
- •1 − Колпачок; 2 – чашечка; 3 – сетка шелковая; 4 – тнрс; 5 – азид свинца; 6 – тетрил; 7 – накольный состав
- •1.9 Бризантные взрывчатые вещества [3]
- •1.9.1 Нитроглицерин [3, 4, 10, 11]
- •1 − Инжектор для подачи водной эмульсии нитроглицерина на фазу
- •1.9.2 Гексоген [3,4]
- •1.9.3 Октоген [3,4]
- •1.9.4 Нитраты целлюлозы [4, 11–16]
- •5 Редуктор; 6 – вертикальный вал; 7 – кронштейн; 8крышка
- •1.9.5 Тротил [3, 4]
- •1.10 Промышленные взрывчатые вещества [4, 17–19]
- •1.10.1 Простейшие гранулированные взрывчатые вещества
- •1.10.2 Взрывчатые смеси аммиачной селитры с тротилом
- •1.10.3 Водосодержащие взрывчатые вещества
- •1.10.4 Эмульсионные взрывчатые вещества (эмулиты)
- •1.10.5 Нитроэфиросодержащие взрывчатые вещества
- •1.10.6 Предохранительные взрывчатые вещества
- •1.10.7 Конверсионные промышленные взрывчатые вещества
- •1.11 Снаряжение боеприпасов взрывчатыми веществами
- •1.12 Применение взрывчатых веществ в народном хозяйстве
- •2 Пороха и сртт
- •2.1 Общие сведения о порохах
- •2.2 Классификация порохов
- •2.3 Дымный порох [4, 11, 19, 38]
- •2.3.1 Свойства дымного пороха
- •2.3.2 Производство дымного пороха [11, 39]
- •2.3.3 Применение дымного пороха
- •2.4 Пироксилиновые пороха [4, 11, 40–42, 87–88]
- •2.4.1 Производство пироксилиновых порохов периодическим методом
- •2.4.2 Производство пироксилиновых порохов непрерывным методом
- •2.5 Особенности технологии производства сферических
- •2.6 Баллиститные пороха [4, 11, 44–46, 89]
- •2.6.1 Изготовление пороховых масс баллиститного типа
- •2.6.2 Переработка пороховых масс баллиститного типа методом проходного прессования
- •2.6.3 Иные способы переработки пороховых масс баллиститного типа
- •2.6.4 Применение баллиститных порохов в народном хозяйстве [18, 19]
- •1 − Буровая вышка; 2 − пиропатрон; 3 − узел воспламенения; 4 − пороховая шашка; 5 − воспламенительный заряд; 6 − нефтяной пласт; 7 − пороховой заряд; 8 − скважина с жидкостью (вода, растворы кислот)
- •1 − Прибор крепежный для измерения давления; 2 − наконечник;
- •3 − Кабель; 4 − головка кабельная; 5 − бронепокрытие; 6 − заглушка;
- •7 − Заряд воспламенительный; 8 − трубка алюминиевая; 9 − пиропатрон; 10 − заряд дополнительный; 11 − заряд многощелевой
- •1 − Газогенератор плазмы; 2 − заряд твердого плазменного топлива;
- •6 − Нагрузка; 7 − магнитная система
- •2.7 Смесевые ракетные твердые топлива
- •1 − Воспламенитель; 2 − обечайка камеры; 3 − заряд сртт;
- •4 − Сопловой блок
- •1 − Защитный кожух; 2 − блок центровочного зеркала; 3− заряд твердого топлива; 4 − теплоизоляционное покрытие; 5 − корпус; 6 − вкладыш; 7 − расширяющаяся часть сопла; 8 − резиновая заглушка;
- •9 − Воспламенительное устройство
- •1 − Теплоизоляция; 2 − заряд твердого топлива; 3 − сопловой блок; 4 − корпус; 5 − воспламенительное устройство
- •1 − Теплоизоляция; 2 − заряд твердого топлива; 3 − сопловой блок; 4 − корпус; 5 − воспламенительное устройство
- •1 − Корпус; 2 − теплозащитное покрытие; 3 − тороидальный воспламенитель; 4 − сопловой блок; 5 − графитовый вкладыш
- •1 − Двигательная установка; 2 − ракета «Союз»
- •1 − Глухой торец камеры сгорания; 2 − заряд тт; 3 − фильтр; 4 − сопло
- •2.7.1 Принципиальный состав сртт и назначение компонентов
- •1 − Окна; 2 − загрузочный люк; 3 − корпус; 4 − защитные мембраны; 5 − выгрузочный люк; 6 − резиновая прокладка; 7 − прижимной фланец
- •1 − Привод ротора; 2 − ротор; 3 − загрузочный люк; 4 − лаз с вышибной крышкой; 5 − загрузочное сопло; 6 − коллектор
- •1 − Корпус (сварная рамная конструкция); 2 – дверь для обслуживания привода; 3 – боковой люк; 4 – шарниры поводковой вилки;
- •1 − Термопара; 2 − вал; 3 − редуктор; 4 − люк; 5 − мешалки; 6 − корпус
- •1 − Автоцистерна с пластификатором; 2 − резервуар для хранения пластификатора; 3 − бункер для взвешивания; 4 − резервуар для
- •6 − Дополнительные жидкие ингредиенты; 7 − питатель твердых
- •13 − Дозирующий насос; 14 − вертикальный тигель со смесью;
- •15 − Передвижной бак с премиксом
- •1 − Предварительный смеситель; 2 − шнек предварительного
- •5 − Шнек вакуумного смесителя
- •1 − Вакуум-насос; 2 − емкость порошкообразных компонентов;
- •3 − Циклон; 4 − дозатор сыпучих компонентов; 5 − течка;
- •6 − Импульсный дозатор; 7 − реактор; 8 − фильтр; 9 − дозатор
- •1 − Контейнер окислителя; 2 − реактор жидковязких компонентов;
- •3 − Мерник связующего; 4 − емкость для алюминия; 5 − смеситель;
- •6 − Изложница; 7 − транспортная платформа
- •2.7.3 Методы контроля качества изделий
- •3 Пиротехнические составы
- •3.1 Общие сведения о пиротехнических составах [4, 85, 86, 90]
- •3.2 Классификация пиротехнических составов
- •3.2.1 Осветительные пиротехнические составы
- •3.2.2 Сигнальные пиротехнические составы
- •3.2.3 Трассирующие составы
- •3.2.4 Зажигательные составы
- •3.2.5 Дымовые (маскирующие) составы
- •3.2.6 Пестицидный состав [86–87]
- •3.3 Использование пиротехнических составов в народном
- •1 − Корпус; 2 − головная часть; 3 − шашка с йодистым серебром;
- •4 Вышибной заряд
- •1 − Головная дистанционная трубка; 2 − отверстия для выхода парогазовой смеси; 3 − шашка активного дыма; 4 − пиропороховой двигатель; 5 − сопловой блок; 6 − парашютный отсек
- •1 − Картонная гильза с шашкой; 2 − картонная оболочка;
- •3 − Льдообразующий состав; 4 − пороховой вышибной заряд;
- •5 − Капсюль-воспламенитель
- •1 − Корпус; 2 − пироэлементы; 3 − воспламенительно-разрывной заряд;
- •4 − Усилитель; 5 − замедлительно-воспламенительный узел; 6 − дроссель; 7 − вышибной заряд; 8 − электровоспламенитель
- •1 Корпус; 2 – крышка; 3 – упор; 4 – обтюратор; 5 – пироэлементы;
- •6 Искристо-форсовый состав; 7 – кометный факел; 8 – диафрагма;
- •Литература
2.6 Баллиститные пороха [4, 11, 44–46, 89]
Баллиститные пороха являются многокомпонентными системами. Каждый компонент или группа компонентов, входящих в состав пороха, выполняют определенную функцию.
Баллиститные пороха состоят из следующих компонентов:
Коллоксилин (N=12,0 %)…………………………….54–62 %
Труднолетучие растворители – пластификаторы….25–45 %
Дополнительные пластификаторы………………….8–15 %
Стабилизатор химической стойкости………….…...2–3 %
Технологические добавки……………………………1–2 %
Влага (сверх 100 %)…………………………………...0,5–0,7 %
Полимерной основой пороха является коллоксилин марки «Н» с содержанием азота 11,8–12,3 %. Он является энергетической основой пороха и обусловливает его структурно-механические характеристики.
Для придания нитратам целлюлозы вязкотекучих пластических свойств их подвергают пластификации низкомолекулярными веществами – пластификаторами. В состав пороха входят основные и дополнительные пластификаторы. В качестве основных пластификаторов используют взрывчатые вещества – нитроглицерин, динитрат диэтиленгликоля или их смесь, нитроксилитан и др.
Дополнительные пластификаторывводятся в состав для активации малоактивного пластификатора НГЦ или для снижения температуры горения порохов. В качестве дополнительных пластификаторов применяют дибутилфталат (ДБФ), диоктилфталат (ДОФ), динитротолуол (ДНТ), триацетин (ТАЦ) и др.
В качестве стабилизаторов химической стойкостииспользуют соединения, которые легко связывают оксиды азота, выделяющиеся при разложении коллоксилина и других нитроэфиров. Наиболее распространенными стабилизаторами химической стойкости являются производные мочевины, так называемые централиты: централит № 1 (диэтилдифенилмочевина) и централит № 2 (диметилдифенилмочевина). В некоторых составах порохов стабилизаторами химической стойкости являются оксид магния и дифениламин.
Технологические добавки вводят в состав пороха для улучшения его технологических свойств: снижения удельной силы внешнего трения по металлу и снижения или повышения вязкости (в зависимости от композиции). Используются чаще всего индустриальное или вазелиновое масла, стеарат цинка или натрия, графит, сажа, парафин и др.
Катализаторы горениявводят в состав ракетных порохов для снижения зависимости скорости горения от давления в определенном диапазоне давлений. В качестве катализаторов горения используются соединения свинца, меди, кадмия, кобальта, например, СuO,MgO,PbOи др.
Ингибиторы горения вводят в состав ракетных порохов для снижения скорости горения. Наиболее распространенные ингибиторы γ-полиоксиметилен,полиметилметакрилат (ПММА), фторопласты 3 и 4, железоаммонийфосфат и др.
Стабилизаторы горениявводятся в состав порохов для повышения устойчивой работы ракетного двигателя, особенно при низких давлениях. В качестве стабилизаторов горения применяют тугоплавкие химически инертные неорганические соединения, как правило, оксиды и соли металлов:MgO,Mg(OH)2,Al2O3,CaCO3,CaO,TiO2.
Для повышения теплоты горения порохов в их состав вводят энергетические добавки– это мощные взрывчатые вещества (гексоген, октоген и др.) и порошкообразные высокотеплотворные металлы или их сплавы – ПАМ-4 (50 % Аlи 50 % Мg), АМД-10 (90 % Аlи10 % Мg).
Специальные добавки служат для придания тех или иных отличительных свойств пороху. Так, в составы малоплазменных топлив для авиационных ракет вводят пламегасящие добавки: азотнокислый и сернокислый калий, калия гексанитрокобальтат. В составы плазменных топлив входят ионизирующие добавки: азотнокислый цезий и азотнокислый калий.
Баллиститные пороха по сравнению с пироксилиновыми порохами обладают следующими преимуществами:
широким диапазоном теплоты горения 767–1770 кДж/кг (6501500 ккал/кг);
возможностью изготовления крупногабаритных изделий (до 1 метра);
малой гигроскопичностью, вследствие этого не требуется герметичная укупорка зарядов.
Промышленная технология баллиститных порохов отличается мобильностью, универсальностью, малым временем технологического цикла, позволяющими оперативно переходить с одной номенклатуры зарядов на другую.
Технологический процесс производства баллиститных порохов включает следующие основные операции:
подготовку и дозирование компонентов;
смешение компонентов в водной среде (приготовление пороховой массы);
усреднение пороховой массы и формирование общих партий;
отжим пороховой массы от воды;
вальцевание пороховой массы, получение пороховой таблетки;
сушку пороховой таблетки;
формование пороховых изделий;
резку изделий;
охлаждение изделий, разбраковку и дефектоскопию;
мешку мелких трубок, механическую обработку и бронирование крупных изделий;
комплектацию зарядов и их укупорку;
испытание пороха.
Подготовка компонентов заключается в приготовлении водных суспензий (нитроцеллюлозы, мощных взрывчатых веществ, металлических порошков, катализаторов, ингибиторов и стабилизаторов горения); эмульсий смеси пластификаторов, включающих нитроэфиры и другие пластификаторы и стабилизаторы химической стойкости.
Металлические порошки предварительно пассивируют и гидрофобизуют, а оксид магния – гидратируют и также гидрофобизуют. Подобная обработка защищает эти порошки от взаимодействия с водой, повышает их сродство с баллиститной массой и снижает внешнее трение при формовании композиций, содержащих эти наполнители.
Приготовление пороховой массы имеет цель – получение пороховой массы с высокой степенью однородности по содержанию компонентов.
Непрерывное предварительное смешение компонентов пороховой массы осуществляется в двух последовательно расположенных смесителях (варочных котлах), соединенных переливной трубой. В первый котел загружаются последовательно коллоксилино-водная взвесь, затем вазелиновое масло, суспензии катализаторов, гидратированного и пассивированного оксида магния, пассивированных и гидратированных порошкообразных металлов. Во второй котел инжектируется смесь пластификаторов. Смешение компонентов проводится при температуре 20 С. Для некоторых составов используется двухступенчатый способ «варки»: на первой ступени смешение компонентов проводится без нагрева, а на второй ступени температуру повышают до 50С [11].
Из второго смесителя пороховая масса поступает по переливной трубе в промежуточный смеситель, а затем в смесители общих партий, в которых осуществляется длительное перемешивание для «созревания» массы. При созревании массы происходит перераспределение пластификатора и окончательное усреднение композиции.
Отжим пороховой массы от воды производят в отжимных прессах ПО-125 до влажности 6–12 %. После отжимного пресса полуфабрикат измельчается в пороховую крошку в протирочном барабане и направляется на вальцевание.
Вальцевание осуществляется на непрерывнодействующих вальцах НВ-1530. При вальцевании происходит сушка пороховой массы, пластификация коллоксилина, гомогенизация компонентов, уплотнение пороховой массы и получение полуфабриката в виде пороховой таблетки с влажностью 1,5–3,5 %. Кроме положительных процессов протекают и нежелательные процессы деструкции, денитрации и окисления.
Сушка пороховой таблетки осуществляется в сушильных аппаратах различного типа: шнековых, барабанных, вакуумных, в сушилках в кипящем слое. После сушки влажность пороховой таблетки составляет 0,4–0,7 %.
Для укрупнения, уплотнения полуфабриката с целью уменьшения его взрывоопасности высушенная пороховая таблетка перед подачей в формующий пресс подвергается гранулированию в таблетирующих прессах (ПКТ), (Ш-3, ПСВ).
Формование осуществляется с целью получения пороховых элементов определенной геометрической формы, заданных размеров и определенной плотности.
Для формования ракетных шашек применяется конфузорно-диф-фузорный пресс-инструмент, позволяющий изготавливать изделия диа-метром до 800 мм. Изготовление артиллерийских трубок осуществляется через формующие втулки, закрепленные в матричной обойме пресс-инструмента.
После резки артиллерийских трубок с помощью резательного автомата их транспортируют в здание изготовления зарядов.
Шашки, отрезанные с помощью пневмо- или гидроножа, транспортируют на концевые операции.
Охлаждение до комнатной температуры осуществляется выдержкой шашек на стеллажах или в ваннах с водой с постепенно понижающейся температурой.
На фазе дефектоскопии шашек диаметром от 60 до 800 мм выявляются внутренние дефекты (пустоты, трещины, посторонние включения). Процесс осуществляется с помощью ультразвукового дефектоскопа.
Готовые ракетные изделия могут иметь сложную форму и конфигурацию, которые невозможно получить непосредственно при прессовании. Поэтому шашки подвергают механической обработке на станках (токарном, фрезерном, сверлильном).
Далее пороховые заряды направляются на стадию бронирования, т.е. нанесения на их поверхность негорючей массы – бронепокрытия, которое предохраняет эту поверхность от горения при работе ракетного двигателя.
Плотность баллиститного пороха колеблется в пределах от 1540 до 1620 кг/м3и зависит от плотности и соотношения компонентов, входящих в порох. Баллиститные пороха обладают достаточной химической и физической стабильностью, позволяющей хранить их длительное время (до 20 лет). Баллиститные пороха более чувствительны к механическим воздействиям, чем пироксилиновые, и их чувствительность зависит от компонентного состава.
Преимущественным видом взрывчатого превращения этих порохов является устойчивое горение параллельными слоями, но при определенных условиях они могут детонировать, как и бризантные ВВ.