книги / Прогнозирование сроков служебной пригодности зарядов из порохов и твердых ракетных топлив

При взрыве в атмосфере до 50% энергии расходуется на образование воздушной ударной волны, 35% - на световое излучение, 4% - на прони­ кающую радиацию, 1% - на электромагнитный импульс. Еще около 10% энергии выделяется не в момент взрыва, а в течение длительного времени при распаде продуктов деления взрыва. Такое разнообразие поражающих факторов говорит о том, что ЯВ представляет собой гораздо более опасное явление, чем взрыв аналогичного по энерговыходу количества обычной взрывчатки.

Пропорции распределения энергии ЯВ между этими поражающи­ ми факторами остаются примерно одинаковыми практически во всем диа­ пазоне мощностей (разница составляет ± 10%), поэтому возможно описать простыми соотношениями радиусы поражения для каждого из факторов в зависимости от мощности заряда: RB= 0,7 • X 0,33, RL = 0,7 • Х 0А,

RR = 0,8- X 0'2, здесь /?в - радиус разрушения домов ударной волной; RL -

радиус получения ожогов третьей степени от светового излучения; RR - получения дозы в 500 рад от проникающей радиации; радиусы получаются

вкилометрах; X - величина ЯВ в килотоннах.

Опроисхождении таких формул нетрудно догадаться: энергия рас­ сеивается в пространстве, соответственно, в зависимости от типа пора­

жающего фактора мы имеем тот или иной показатель степени.

Ударная волна распределяет свою энергию по всему пройденному ею объ­ ему, поэтому сила ее уменьшается пропорционально кубическому корню от расстояния. Световое излучение распределяется лишь по площади сфе­ ры, и если бы не незначительное поглощение воздухом, убывало бы про­ порционально квадратному корню.

Ионизирующее излучение интенсивно поглощается воздухом, по­ этому при мощных взрывах его роль невелика, а при слабых - радиус по­ ражения больше, чем для других факторов. Вот почему сила взрыва ней­ тронных зарядов не превосходит нескольких кт, увеличивать мощность

in

В силу отмеченных факторов при длительном хранении в различных условиях могут изменяться состав и свойства порохов. В основе физических процессов, способных вызывать изменение состава и свойств порохов, ле­ жат сорбционно-диффузионные явления, включающие:

-обмен влагой с окружающей средой;

-изменение содержания отдельных компонентов за счет диффузии их на поверхность пороховых элементов с последующей их десорбцией (улетучиванием) в окружающую среду или образованием на поверхности зарядов конденсированной фазы;

-диффузионное перераспределение компонентов между элемента­ ми зарядов, например, в системе тел: топливо - бронепокрытие (БП), топ­ ливо - защитнокрепящий слой (ЗКС) и т.п.

Влагообмен в порохах. В процессе эксплуатации пороха могут обме­ ниваться влагой с окружающей средой. При помещении относительно су­ хого пороха в атмосферу с высокой относительной влажностью влага из воздуха адсорбируется на поверхности пороховых элементов и диффундиру­ ет во внутренние их слои. При обратном соотношении влажности пороха и воздуха влага удаляется из пороха.

Способность порохов в зависимости от состояния окружающей среды (влажности и температуры воздуха) поглощать, удерживать или отдавать влагу называется гигроскопичностью. Гигроскопичность есть свойство поро­ хов. Фактическое содержание влаги в порохе в данный момент времени на­ зывается влагосодержанием. Влагосодержание определяется как выражен­ ное в процентах отношение количества влаги, содержащейся в порохе, к массе абсолютно сухого пороха.

Влагосодержание пороха является переменной величиной и зависит от времени и условий хранения. В тонкосводных порохах для ствольного оружия обычно не учитывают распределение влаги по своду порохового элемента, т.е. заряд рассматривают как систему с сосредоточенными пара-

Все это свидетельствует о том, что исследование влагообмена в порохах имеет большое практическое значение.

На практике принимают следующие меры по снижению гигроско­ пичности и влагообмена порохов.

Известно, что влага, диффундируя в нитратцеллюлозный материал, образует в нем мостиковые связи со свободными гидроксильными группа­ ми: каждая молекула воды удерживается двумя гидроксильными группами нитрата целлюлозы. Чем меньше степень нитрации и больше свободных гид­ роксильных групп, тем большее количество влаги способны удерживать нит­ раты целлюлозы. При наличии пор влагопоглощение нитратов целлюлозы будет значительно большим из-за протекания процесса капиллярной кон­ денсации. Для снижения гигроскопичности пироксилиновых порохов в их состав вводят специальные добавки, способные блокировать свободные гидроксильные группы. В качестве таких веществ используются моно- и динитроароматические соединения, производные фталиевой кислоты, тро­ тиловое масло и др. Добавка таких веществ в количестве 10% снижает гиг­ роскопичность пироксилиновых порохов в 1,5...2,0 раза. Пороха с такими добавками называются малогигроскопическими.

Специальных мер по снижению гигроскопичности баллиститных и смесевых ТРТ не принимается, а в целях снижения влагообмена и стабили­ зации на этой основе баллистических показателей все пороха и заряды хра­ нят в герметичных условиях.

Заряды к ствольным системам и выстрелы раздельно-гильзового за­ ряжания герметизируются при помощи специальных крышек, стык которых с гильзой заливается герметизирующим составом на основе петролатума и парафина. Выстрелы сложных конструкций (например, гранатометные) хранят в полиэтиленовых чехлах.

Заряды РДТТ, как правило, герметизируют в камере сгорания ракет­ ного двигателя.

ет в массе около 4,5%, в то время как для нитроглицеринового пороха при таком же содержании растворителя потеря в массе составляет только 2,2%.

Уменьшение толщины горящего свода и соответствующее увеличение удельной поверхности пороховых элементов влечет за собой ускорение про­ цесса улетучивания.

Частным случаем общего процесса перераспределения компонентов являются экссудация труднолетучих растворителей и выкристаллизовывание твердых компонентов. В отличие от улетучивания, при экссудации происходит обогащение наружных слоев труднолетучими растворителями вплоть до образования на поверхности жидкой фазы. Выкристаллизовывание компонентов также носит диффузионный характер и сопровождается обогащением наружной поверхности и образованием твердой фазы из диф­ фундирующего компонента на поверхности пороха. Содержание диффун­ дирующего компонента во внутренних слоях пороха вследствие экссуда­ ции и выкристаллизовывания уменьшается.

Основной причиной экссудации и выкристаллизовывания является нарушение термодинамической совместимости компонентов.

Диффузионное перераспределение компонентов в зарядах. Процессы диффузии пластификаторов между топливом, бронепокрытием, защитнокрепящим слоем и т.п. оказывают большое влияние на стабильность харак­ теристик заряда.

Диффузионное перераспределение компонентов в системе тел баллиститное твердое ракетное топливо (БРТТ)-бронепокрытие является следствием больших разностей концентраций растворителейпластификаторов. Так, БРТТ содержит в своем составе до 40% нитроэфи­ ров. В бронепокрытие такие компоненты, как правило, не вводятся. В свою очередь, бронепокрытие может содержать инертный пластификатор в ко­ личестве, существенно превышающем его содержание в топливе (до 25 %). В данном случае на границе БРТТ - БП будут наблюдаться два встречных