взрывчатая композиция многофакторного действия повышенной мощности
Классы МПК: | C06B25/34 ациклический, алициклический или гетероциклический нитрамин C06B29/22 перхлорат аммония C06B31/28 нитрат аммония C06B33/14 из которых по меньшей мере одно является неорганической солью азоткислородной кислоты |
Автор(ы): | Конашенков А.И., Спорыхин А.И., Вареных Н.М., Воронков С.И. |
Патентообладатель(и): | Федеральный научно-производственный центр "Научно- исследовательский институт прикладной химии" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-11-06 публикация патента:
10.08.2003 |
Изобретение относится к взрывчатым составам и может быть использовано практически в любых боеприпасах. Согласно изобретению взрывчатая композиция содержит азотнокислый эфир одноатомного спирта с 1-4 атомами углерода, порошкообразный окислитель - нитрат или перхлорат аммония и/или гетероциклический нитроамин, горючее - алюминий, загуститель - бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук. Дополнительно взрывчатая композиция может содержать в качестве горючего минеральное масло, в качестве структурообразователя ароматические нитрозосоединения или хиноловый эфир, в качестве поверхностно-активных веществ жирные кислоты или их соли. Изобретение направлено на создание взрывчатой композиции многофакторного поражающего действия повышенной мощности, позволяющей повысить эффективность различных видов боеприпасов. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Взрывчатая композиция многофакторного действия, включающая жидкий азотосодержащий органический окислитель, порошкообразный окислитель, горючее и загуститель, отличающаяся тем, что в качестве жидкого азотосодержащего органического окислителя она содержит азотнокислый эфир одноатомного спирта с 1-4 атомами углерода, в качестве порошкообразного окислителя - нитрат или перхлорат аммония и/или гетероциклический нитроамин, в качестве горючего - алюминий, а в качестве загустителя - бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук при следующем содержании компонентов, мас.%:Азотнокислый эфир одноатомного спирта с 1-4 атомами углерода - 3-40
Нитрат или перхлорат аммония и/или гетероциклический нитроамин - 15-65
Алюминий - 15-50
Бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук - 0,5-7
2. Взрывчатая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве горючего масло минеральное в количестве от 5 до 40 мас. %. 3. Взрывчатая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ароматические нитрозосоединения или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 2 мас.%. 4. Взрывчатая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит жирные кислоты или их соли в количестве от 0,1 до 5 мас.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано для снаряжения практически любых видов боеприпасов взрывчатыми веществами повышенной мощности, обеспечивающими многофакторное поражение военных объектов. Большим спросом в армии всех стран мира пользуются боеприпасы, обладающие комбинированным поражающим действием. Описание некоторых видов таких боеприпасов дано в патенте США 3974774, кл. F 42 В 13/46, 1976. Как правило, сочетание при действии одного боеприпаса различных поражающих факторов, например, таких как фугасного и зажигательного или осколочного и зажигательного, обеспечивается конструктивным путем - введением в конструкцию БЧ дополнительных секций, что приводит к снижению по сравнению с односекционными боеприпасами уровней отдельных составляющих многофакторного поражающего действия в результате уменьшения массы снаряжения композициями, формирующими поле поражения. Известно взрывчатое вещество для использования в фугасно-зажигательных снарядах (С1 Д, Великобритания, 1411822, 1975), состоящее из мощного взрывчатого гетероциклического нитроамина и металлических порошков, взятых примерно в равных количествах по массе. Металлический порошок содержит более 20% порошков тяжелых металлов типа вольфрама. Дополнительно в качестве связующего в состав вводят воск. Длительность вспышки при действии указанного состава не превышает 0,1 с, поэтому вероятность зажигания легковозгораемых материалов при взрыве этого состава невелика. По фугасному действию данная композиция приближается к параметрам взрыва мощных индивидуальных взрывчатых веществ, при общем содержании металлического горючего в смеси не более 20![взрывчатая композиция многофакторного действия повышенной мощности, патент № 2209806](/images/patents/261/2209093/247.gif)
![взрывчатая композиция многофакторного действия повышенной мощности, патент № 2209806](/images/patents/261/2209093/247.gif)
Азотнокислый эфир одноатомного спирта с 1
![взрывчатая композиция многофакторного действия повышенной мощности, патент № 2209806](/images/patents/261/2209093/247.gif)
Нитрат или перхлорат аммония и/или гетероциклический нитроамин - 15-65
Алюминий - 15-50
Бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук - 0,5-7
Дополнительно взрывчатая композиция содержит в качестве горючего минеральное масло в количестве от 5 до 40% по массе, которое вводится за счет уменьшения содержания алюминия. Дополнительно взрывчатая композиция также содержит в качестве структурообразователя ароматическое нитрозосоединение или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 30% по массе. Также дополнительно взрывчатая композиция содержит в качестве поверхностно-активных веществ жирные кислоты или их соли в количестве от 0,1 до 5% по массе. В составе композиции используется комплексная окислительная система, состоящая из жидкого мононитрата и порошкообразных окислителей, например, нитрата или перхлората аммония и/или циклических нитроаминов. Уникальное по химическим свойствам и агрегатному состоянию сочетание перечисленных окислителей и металлических и органических горючих в составе обеспечивает параллельное протекание различных типов химических реакций между окислительной системой и металлическими горючими, а также между окислительной системой и металлическим горючим с добавками к нему минерального масла. В результате одновременной реализации различных типов химических реакций металлические горючие и минеральное масло частично реагируют на детонационном фронте. Реакции между окислительной системой и металлическим и органическим горючим активизируются в волне разрежения за фронтом детонации. В процессе химического превращения на детонационном фронте и в расширяющихся продуктах детонации (ПД) формируются продукты реакции, способные реагировать в смеси с кислородом воздуха, такие как СО, Н2, АlН3 и другие. Горючие смеси с кислородом воздуха образуются после разрушения корпуса БЧ и реагирование смесей с воздухом протекает в режимах, близких к детонации. Многофазное развитие процесса взрывчатого превращения заявленной композиции обеспечивает высокие степени химического превращения и, как следствие, повышение уровня энергетики реакции, более рациональное использование выделившейся энергии и возможность регулирования уровней выходных параметров. Фаза разгона осколков не завершается в момент разрушения корпуса БЧ, они получают дополнительную энергию от расширяющихся и реагирующих продуктов и после разрушения корпуса боеприпаса. Значительный вклад в повышение амплитуды и длительности ударной волны вносят фазы процесса, протекающие после разрушения корпуса БЧ, а именно объемное реагирование продуктов первичной детонации в смеси с воздухом. В результате объемного реагирования компонентов обеспечивается формирование высокотемпературной тепловой зоны в приземном слое с температурой, превышающей 1000oС, и длительностью существования более 0,5 с. Такие тепловые поля обеспечивают зажигание различных видов горючих материалов, расположенных в поражаемых объектах. По уровню фугасного действия рассматриваемая композиция более чем в 1,5 раза превосходит состав прототипа и наиболее мощные известные индивидуальные и смесевые ВВ, по метательному действию композиция находится на уровне гексогена. Изменением соотношений компонентов в пределах представленного выше диапазона можно регулировать уровень выходных параметров взрыва с учетом целевого назначения и специфики условий применения БЧ. Увеличение содержания в окислительной смеси порошкообразных компонентов обеспечивает увеличение до 30% метательного действия композиции. Повышением содержания в окислительной смеси органических нитроэфиров обеспечивается увеличение амплитуды ударной волны. Напротив, увеличение общего содержания горючих элементов в смеси обеспечивает увеличение длительности фазы сжатия ударной волны, температуры и размеров тепловой зоны, способной зажигать горючие элементы. Введение в композицию минерального масла в качестве дополнительного горючего расширяет возможности варьирования параметрами действия композиции. Используемые в смеси каучуки и структурообразователи обеспечивают возможность управления физико-механическими свойствами композиции. Изменение содержания каучука в смеси в пределах, указанных в материалах заявки, позволяет в широких пределах варьировать подвижность композиций, обеспечивая в результате изменения вязкости возможность заполнения изделий сложной формы и с различными диаметрами и формами заливочных отверстий. Поверхностно-активные вещества обеспечивают возможность регулирования соотношения объемов твердой и жидкой фаз с учетом насыпной плотности порошкообразных компонентов и тем самым регулирования плотности смеси исходя из требований, предъявляемых к габаритно-массовым характеристикам БЧ. Ароматические нитрозосоединения или хиноловый эфир обеспечивают возможность управления агрегатным состоянием смеси. При введении указанных соединений в композицию она может быть переведена из вязкопластичного в резиноподобное или твердое состояние. Порошкообразные гетероциклические нитроамины до введения их в композицию, как правило, обрабатывают флегматизирующими добавками, такими как стеарин, парафин и другие. Для проверки параметров действия композиции были изготовлены образцы составов, представленные в таблице 1. В качестве азотнокислых эфиров в составе композиции использовали этилнитрат и бутилнитрат. Эксперименты по определению параметров взрыва композиции предлагаемого изобретения и композиции прототипа произведены на экспериментальной базе института. Для замера давления на фронте ударной волны и длительности фазы сжатия использовались ножевые пьезодатчики. Для замера скорости осколков использовали щитовую мишенную обстановку. Температуру тепловой зоны и время ее осуществления замеряли, используя тепловизо- и телевизионные системы регистрации. Композиции снаряжали в стальные цилиндрические макеты боеприпасов диаметром 130 мм. Толщина стенок макета составляла 2 мм, масса композиции в макетах равнялась 8 кг. Как следует из представленных в таблице 2 данных, разработанные композиции обеспечивают получение при взрыве фугасного, осколочного и теплового действия, при этом по уровню каждого из перечисленных параметров они существенно превосходят композиции прототипа. Таким образом взрывное действие предложенной композиции отличается повышенной эффективностью вследствие комплексности воздействия на поражаемые объекты и повышенной мощностью составляющих такого воздействия. Кроме того, входящие в композицию ингредиенты обеспечивают возможность регулирования агрегатного состояния, физико-механических свойств и параметров действия композиции с учетом специфических требований, предъявляемых к вооружению.
Класс C06B25/34 ациклический, алициклический или гетероциклический нитрамин
Класс C06B29/22 перхлорат аммония
Класс C06B31/28 нитрат аммония
Класс C06B33/14 из которых по меньшей мере одно является неорганической солью азоткислородной кислоты