- •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
1.2 Классификация взрывчатых веществ [36]
Все взрывчатые вещества по виду взрывчатого превращения, способности к нему и применению делятся на следующие группы:
инициирующие;
бризантные;
метательные;
пиротехнические составы.
Инициирующие взрывчатые вещества
Для данной группы ВВ характерен вид взрывчатого превращения – детонация. Они обладают высокой чувствительностью к простым начальным импульсам (удару, наколу, лучу огня, трению, электрическому разряду и др.), которые вызывают детонацию. Инициирующие ВВ обычно используются для детонации других, менее чувствительных ВВ, поэтому они также называются первичными.
Инициирующие ВВ применяются в капсюлях-воспламенителях и капсюлях-детонаторах.
К указанной группе ВВ относятся:
гремучая ртуть (ртутная соль гремучей кислоты) Hg(ONC)2;
азид свинца (свинцовая соль азотистоводородной кислоты) Pb(N3)2;
тринитрорезорцинат свинца C6H(NO2)3O2Pb·H2Oи другие.
Бризантные взрывчатые вещества
Вид взрывчатого превращения – детонация. Для данной группы веществ характерна малая чувствительность к простым начальным импульсам (удару, наколу, лучу огня и др.). Детонацию бризантных ВВ можно вызвать детонацией инициирующих ВВ. Поэтому бризантные ВВ также называются вторичными взрывчатыми веществами.
Бризантные ВВ применяются для наполнения корпусов артиллерийских снарядов, мин, авиабомб, боевых частей реактивных снарядов и ракет.
К указанной группе ВВ относятся: нитроглицерин, октоген, гексоген, тротил, нитроцеллюлоза и многие другие.
Метательные взрывчатые вещества
Для данной группы ВВ характерен иной вид взрывчатого превращения – горение. Горение возбуждается простым начальным импульсом – лучом огня.
К метательным ВВ относятся нитроцеллюлозные пороха (кордитные, сферические, баллиститные, пироксилиновые), дымный порох, твердые ракетные топлива.
Применяются метательные ВВ в качестве зарядов в артиллерии, в стрелковом оружии и в ракетных двигателях.
Пиротехнические составы
Вид взрывчатого превращения – горение. Горение пиротехнических составов вызывается простым начальным импульсом – лучом огня.
Пиротехнические составы применяются для получения необходимого пиротехнического эффекта: звука, цветного пламени или дыма и т.д. Используются пиротехнические составы для снаряжения зажигательных и дымовых снарядов и мин, трассеров, сигнальных патронов, для демонстрации фейерверков. В соответствии с назначением пиротехнические составы могут быть осветительные, зажигательные, сигнальные, трассирующие и др.
1.3 Реакции взрывчатого разложения
Изучение реакции взрывчатого превращения необходимо для прог-нозирования состава продуктов взрывчатого разложения, их объема, определения энергии, которая выделяется в результате протекания реакции, температуры продуктов взрывчатого разложения.
Подавляющее большинство взрывчатых веществ представляет собой органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, азот, кислород. В результате реакции взрывчатого разложения образуются в основном оксиды углерода, азота, водорода (СО, СО2, NO2, NO, Н2О) и свободные молекулы (N2, Н2, О2, С).
Эти соединения составляют основную долю всех продуктов взрывчатого разложения. В значительно меньшем количестве образуются СН4, NН3, С2Н2, С2N2, НСN и др. Наличие и количество тех или иных продуктов зависит от кислородного баланса соединения.
Под кислородным балансом понимается избыток или недостаток кислорода, необходимого для полного окисления углерода и водорода. Кислородный баланс характеризуется так называемым кислородным коэффициентом:
.
Например, для полного окисления всего углерода и водорода, содержащихся в молекуле нитроглицерина, требуется:
для 3 атомов углерода – 6 атомов кислорода;
для 5 атомов водорода – 2,5 атома кислорода.
Всего – 8,5 атома кислорода.
Молекула нитроглицерина содержит 9 атомов кислорода. Следовательно, кислородный коэффициент нитроглицерина равен
9/8,5×100 %=105,9 %.
По кислородному балансу все взрывчатые вещества подразделяются на следующие группы:
взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода, достаточное для полного окисления углерода до СО2, водорода до Н2О;
взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода для превращения всех горючих элементов в газы, но недостаточное для полного их окисления, т.е. образования СО2;
взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода, недостаточное для превращения всех горючих элементов в газы.
Из приведенной классификации взрывчатых веществ вытекает правило ориентировочного определения состава и количества молекул, образующихся при взрывчатом превращении.
При написании реакции взрывчатого разложения следует придерживаться следующего.
Для взрывчатых веществ первой группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, углерод до СО2, оставшийся кислород образует свободные молекулы кислорода. Например, реакция взрывчатого разложения нитроглицерина С3Н5(ОNО2)3 может быть представлена следующим образом.
Нитроглицерин содержит 9 атомов кислорода. До полного окисления 5 атомов водорода необходимо 2,5 атома кислорода, до полного окисления 3 атомов углерода – 6 атомов кислорода. Итого необходимо 8,5 атома кислорода. Имеем 9 атомов кислорода. Половина атома кислорода остается свободной. Таким образом, реакция взрывчатого разложения будет выглядеть следующим образом:
C3H5(ONО2)3 = 3СО2 + 2,5Н2O + 0,25O2 + 1,5N2.
Кроме основной реакции протекают реакции диссоциации:
(реакция водяного газа)
Указанные реакции в сильной степени смещены в сторону образования СО2, Н2О, N2, и удельный вес их в энергетическом балансе незначительный. Таким образом, в продуктах взрывчатого превращения, хотя и имеются газы СО, Н2, NO, но их количество невелико, поэтому при расчете, например, объема продуктов взрывчатого превращения в первом приближении реакции диссоциации могут не учитываться.
Для взрывчатых веществ второй группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, углерод окисляется до СО. Если при этом остается кислород, то часть СО окисляется до СО2.
Рассмотрим реакцию взрывчатого разложения тетранитрата пентаэритрита (ТЭН) C(CН2ОNО2)4. Из химической формулы ТЭНа видим, что кислорода до полного окисления водорода и углерода недостаточно. Для водорода нужно 4 атома, для углерода – 10 атомов. Итого 14 атомов кислорода. Имеем 12 атомов кислорода. В этом случае реакция разложения ТЭНа записывается так:
C(CН2ОNО2)4 = 4Н2О + 5СО + 1,5О2 + 2N2 =
= 4Н2О + 2СО + 3СО2 + 2N2.
Вторичные реакции:
реакция водяного газа:
реакция диссоциации:
Для взрывчатых веществ третьей группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, оставшийся кислород окисляет часть углерода до СО. Например, реакция взрывчатого разложения тротила С6Н2(NO2)3СН3.
Из химической формулы тротила видим, что кислорода недостаточно для окисления водорода и углерода. Для полного окисления водорода необходимо 2,5 атома кислорода, неполного окисления углерода – 7 атомов, итого 9,5 атома кислорода. Имеем 6 атомов кислорода. В этом случае реакция взрывчатого превращения записывается так:
С6Н2(NO2)3СН3 = 2,5Н2О + 3,5СО + 3,5С + 1,5N2.
Вторичные реакции:
Таким образом, для написания уравнения реакции взрывчатого превращения необходимо придерживаться следующих правил:
определить по химической формуле взрывчатого вещества его кислородный баланс;
окислить водород до Н2О;
окислить углерод до СО;
окислить СО до СО2, если остался кислород;
написать остальные продукты реакции;
проверить коэффициенты.