- •7.4. Бездымные пороха
- •8. Принципы и пути снижения опасности
- •8.1. Основные требования к размещению
- •8.2. Автоматизация производства
- •8.3. Минимизация объемов загрузки
- •8.4. Экологические аспекты производства
- •Часть III Применение взрывчатых материалов
- •9. Применение взрывчатых веществ
- •9.1. Применение взрывчатых веществ в
- •9.1.1. Артиллерийские снаряды и мины
- •9.1.2. Применение взрывчатых веществ в авиабомбах
- •9.1.3. Применение взрывчатых веществ в
- •9.2. Применение взрывчатых веществ в
- •9.2.1. Применение взрывчатых веществ при разработке
чья
под давлением, при котором масса подается
в форму за счет
избыточного
давления, создаваемого сжатым газом
(рис. 7.9).
3.
ТМ, обладающая высокой
вязкостью,
нагнетается в форму
или
корпус РД шнек - прессом.
После
заполнения формы или
корпуса
РД производится от-
верждение
с целью перевода
ТМ
из жидкотекучего в твердо-
упругое
состояние, присущее
топливу.
В
зависимости от химической
природы
связующего компонента
процесс
отверждения строится по
двум
вариантам. Для термопла-
стичных
горюче-связующих (на-
пример,
типа битума) отверждение производится
охлаждением по-
ступившей
со стадии мешки горячей ТМ
Термореактивные
полимеризующиеся связки и отверждаю-
щиеся
мономеры и олигомеры стадию мешки
проходят при уме-
ренных
температурах, а отверждение идет в
течение 60-70 часов
в
термокамерах при нагреве до 70-80 °С.
Полученные
топливные блоки или заряды топлива в
камерах
РД
первоначально подвергаются визуальному
контролю, а затем
контролю
с помощью приборов, работающих на
принципе
излучения
Р-,
у—или рентгеновских лучей.
Бездымные
или коллоидные пороха - это многокомпонент-
ные
смеси, которые в процессе производства
превращаются в
коллоидные
системы.
БП
представляют химический источник
энергии, предназна-7.4. Бездымные пороха
ченный
для метательных целей в стрелковом
оружии, ствольной
и
ракетной артиллерии, минометах,
гранатометах.
Главным
компонентом БП являются нитраты
целлюлозы,
выполняющие
роль энергетической и механической
основы. В
связи
с этим все БП объединяются под общим
названием - нит-
роцеллюлозные
пороха.
Другим
непременным компонентом БП является
раствори-
тель,
который в процессе производства
пластифицирует нитро-
целлюлозу,
обеспечивая образование гелеобразной,
коллоидной
массы.
В
пороходелии находят применение
растворители различных
видов;
летучие, труднолетучие, нелетучие,
смешанные. Летучие
растворители
(обычно смесь этилового спирта с
диэтиловым
эфиром)
являются технологическими компонентами,
которые
почти
полностью удаляются в процессе
производства. Они не
оказывают
влияния на энергетику пороха.
Труднолетучие
растворители, к которым относятся
тринитрат
глицерина
(НГ), динитрат диэтиленгликоля и подобные
им со-
единения,
являются энергетически активными
веществами. Это
рецептурные
компоненты, которые выполняют и роль
пласти-
фикатора,
и роль составной части готового пороха.
К
нелетучим растворителям относятся
нитроароматические
соединения.
Смешанные
растворители состоят из летучего и
труднолету-
чего
растворителя (например, смесь ацетона
с НГ в производстве
кордитных
порохов).
В
зависимости от характера растворителя
БП подразделяются
на
основные виды:
1.
Пироксилиновые пороха или пороха на
летучем раствори-
теле.
Основными энергетическими компонентами
являются сме-
си
пироксилина №1 и пироксилина №2. В
качестве растворителя
применяется
смесь этилового спирта и диэтилового
эфира. В
этой
смеси растворяется ПКС №2 и в его
растворе происходит
набухание
(пластификация) ПКС №1. При механической
пере-
работке
пороховая масса гомогенизируется.
2.
Баллиститные пороха (баллиститы) или
пороха на трудно-
летучем
растворителе. В качестве основы
используется низко-
азотная
нитроцеллюлоза - коллоксилин, а в
качестве раствори-
теля
- НГ или динитрат диэтиленгликоля. В
зависимости от вида
растворителя
пороха называют также нитроглицериновыми
или
динитрогликолевыми.
3.
Пороха на сметанном растворителе. К
ним относятся кор-
диты
и эмульсионные пороха. Кордиты готовятся
из высоко-
азотной
нитроцеллюлозы и смешанного растворителя,
состояще-
го
из НГ и ацетона. Ацетон удаляется из
состава пороха при тех-
нологической
переработке пороховой массы.
Из
порохов на смешанном растворителе
большой интерес
представляют
эмульсионные или сферические пороха,
которые
нашли
применение для стрелкового оружия. В
состав пороха
входят
энергетические составляющие ПКС и НГ.
Летучим рас-
творителем
является этилацетат. ПКС, НГ и другие
компоненты
растворяются
в этилацетате. Далее в водной среде
при интен-
сивном
перемешивании образуется водная
эмульсия, представ-
ляющая
капельки этилацетата с растворенными
в них компонен-
тами
пороха. Эмульсия нагревается и из нее
испаряется летучий
растворитель,
а пороховая масса формуется в виде
мелких сфер,
которые
отделяются от маточной воды и подвергаются
техноло-
гической
доработке.
По
внешнему виду пироксилиновые пороха
напоминают ро-
говидную
массу серовато-зеленого цвета,
нитроглицериновые -
коричневого
цвета. Мелкие пороха для ручного оружия
подвер-
гаются
графитовке и представляют собой мелкие
зерна или пла-
стинки
черного цвета.
Характерной
особенностью коллоидных порохов
является
способность
гореть параллельными слоями, что
позволяет
управлять
процессом горения и нарастания давления
в канале
ствола.
В
табл. 7.3 приведен ориентировочный состав
нитроцеллю-
лозных
порохов.
Таблица
7.3 -
Ориентировочный состав нитроцеллюлозных
попохов
Содержание
компонентов в
составе
пороха, %
Компоненты
пороха
пироксилинового
баллиститного
эмульсионного
11ИГОКСИЛИН
Коллоксилин
Спиртоэфирный
раствориюль
Этилацетаг
Труднолетучий
растворитель
(ИГ,
динитрат ДЭГ)
Цен
гранит (стабилизатор)
Ди(|к;ниламин
(стабилизатор)
Вазелин
Динитротолуол
Дибугилфталат
Вода
Камфара
Графит Канифоль
80
90
0,2
- 0,5
_
1
-2
0,5-2
1
-2
0,3
- 0,4
2-4
54-60
16-40
1,3
0,3
- 2,0
1-3
2-6
0,3-0,5
0,3-1,0
до
89
0,5-0,6
до
9
1
1,6
0,9-1,0
0,6
- 0,9
1-2
1
-
1,7
Бездымные
пороха имеют плотность около 1,6 г/см3,
проявляют
способность
детонировать при соответствующем
инициирующем
импульсе
(скорость детонации составляет 6500-7500
м/с), обладают
высокой
чувствительностью к механическим
воздействиям (чувст-
вительность
к удару на уровне 40-80%).
Технологический
процесс получения пироксилинового
орудйного
пороха (рис. 7.10) включает следующие
операции:
обезвоживание
(подготовка сырья), смешивание ПКС со
спиртоэфирным
растворителем и другими компонентами,
прессование,
предварительное провяливание шнуров,
резку
шнуров,
второе провяливание, сортировку,
вымочку, сушку,
увлажнение,
составление малых и общих партий,
укупорку.
Кроме
перечисленных операций, в зависимости
от марки по-
роха,
вводятся операции флегматизации и
графитовки.
Пироксилин
па производство пороха поступает с
влажностью
25-30%.
Удаление влаги (обезвоживание) проводится
предло-
женным
Д.И.Менделеевым методом - вытеснением
спиртом в
центрифуге
1. Спирт вытесняет воду до 2-4% влажности
и одно-
временно
очищает ПКС от оставшихся примесей.
Обезвоженный
ПКС, спиртоэфирная смесь, дополнительные
ингредиенты,
согласно рецептуре пороха, помещаются
в аппа-
рат-смеситель,
представляющий цилиндрическую емкость
с ло-
пастной
мешалкой, и перемешиваются 30-40 минут
при 15-
20°С.
В процессе перемешивания происходит
набухание и обра-
зование
однородной пластической массы, которая
далее посту-
пает
на гидравлический пресс 5 и продавливается
через филье-
ры.
При этом происходит дальнейшая
пластификация ПКС и уп-
лотнение.
В
настоящее время разработано
высокопроизводительное не-
прерывное
оборудование, в одном агрегате которого
совмещены
операции
смешивания и прессования. Перемешивание
и прессо-
вание
в агрегате производится в шнековом
устройстве.
11олученные
при прессовании пороховые шнуры содержат
до
40%
спиртоэфирного растворителя. Перед
резкой для придания
определенной
прочности шнуры подвергаются
предварительно-
му
провяливанию, при котором удаляется
около 5% растворите-
ля.
Провяливание заключается в просушивании
шнуров при 20-
30°С
в течение 24-48 ч. После резки порохового
шнура на труб-
ки
определенной длины проводится второе
провяливание, при
котором
удаляется спиртоэфирная смесь до
содержания 15%.
Затем
следуют вымочка в бассейне (вытеснение
сииртоэфирной
смеси
до содержания 1-5%), сушка и операция
составления мел-
ких
и общих партий, цель которой заключается
в усреднении
свойств
пороха.
Рис.7.11.
Схема производства баллиститного
пороха:
1
варочный котел; 2- центрифуга; 3- вальцы;
4-
пресс;
5- установ-
ка
для резки пороха; 6- мешка пороха; 7- тара
для пороха
Производство
баллиститных порохов, принципиальная
схема
которого
показана на рис. 7.11, включает стадии
подготовки ис-
ходных
компонентов, смешивания компонентов
и варки порохо-
вой
массы, термомеханической обработки
пороховой массы,
формования
пороховых элементов, окончательной
обработки
порохов.
Подготовка
компонентов проводится так же, как и
при произ-
водстве
пироксилиновых порохов. Смешивание и
варка порохо-
вой
массы осуществляются в водной среде
при механическом
перемешивании.
Все компоненты легко сорбируются
нитроцел-
люлозой
и обеспечивают ее набухание.
Водная
среда снижает опасность при смешивании.
Варка ве-
дется
в варочном котле 1 при 50-60°С. После варки
вода отжи-
мается
от пороховой массы на центрифуге 2 до
влажности 25-
30%.
Окончательная пластификация пороховой
массы проводит-
ся
при термомеханической обработке,
заключающейся в много-
кратном
пропускании через нагретые до 85-90°С
вальцы. Вода
при
вальцевании испаряется, а пороховая
масса гомогенизирует-
ся
и поступает на стадию формования, где
пороху придается за-
данная
геометрическая форма и размеры. Далее
порох усредня-
ется
(путем получения мелких и общих партий)
и идет на окон-
чательную
обработку (фасовку, укупорку и т.д.).
Производство
баллиститного пороха отличается от
производ-
ства
пироксилиновых порохов значительно
меньшей продолжи-
тельностью
и более простой технологией. Кроме
того, сами по
себе
баллиститные пороха имеют определенные
преимущества
перед
пироксилиновыми - они характеризуются
более широки-
ми
пределами энергетических показателей,
а высокая эластич-
ность
позволяет изготовлять пороховые
элементы с большей
толщиной
горящего слоя.
На
основе баллиститных рецептур кроме
артиллерийских по-
рохов
изготовляется также топливо для ракетных
снарядов. Так,
легендарные
ракетные установки «Катюша» работали
на балли-
ститном
твердом топливе, производство которого
по технологии
не
отличалось от порохового производства.
Правда, в связи со
значительно
отличающимися условиями эксплуатации
(низкие
давления
при горении), в рецептуру твердого
топлива балли-
ститного
типа включались катализаторы горения
(оксид свинца,
карбонат
свинца и др.), стабилизаторы горения
(оксид магния,
диоксид
титана, карбонат кальция и т.п.),
усилители пластифи-
кации
(вазелин, стеарат цинка, динитротолуол
и т.д.).