[1]Изобретение относится к взрывчатым веществам (ВВ) для снаряжения взрывных устройств различного назначения и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, геологии, строительстве и в других областях науки и техники, связанных с применением энергии взрыва мощных ВВ.
[2]При проведении подобных работ предъявляются повышенные требования к взрывобезопасности взрывчатых составов.
[3]Известен относительно взрывобезопасный взрывчатый состав (ВС), защищенный патентом Российской Федерации №2071957, С06В 25/04, опубл. 20.01.1997 г. Состав содержит традиционное бризантное ВВ (тротил) и пластификатор в виде тринитроэтилового эфира тринитромасляной кислоты.
[4]Недостатком данного ВС является то, что композиция обладает относительно невысокой мощностью взрыва, имеет ограниченное применение и предназначена, главным образом, для использования в профилированных линейных зарядах и других конструкциях кумулятивного типа.
[5]Более могущественным и обладающим широкими возможностями применения является пластизольный ВС, описанный в патенте Российской Федерации №2235967, С06В 25/34, опубл. 10.09.2004 г. Пластизольный ВС по данному патенту характеризуется наличием жидкого пластификатора, полимера полиакрилового ряда, бризантного ВВ и порошкообразного горючего металла. В качестве бризантного ВВ используется гексоген или октоген.
[6]Недостатком такого состава является его высокая взрывоопасность.
[7]Также известен взрывчатый состав, содержащий бризантное ВВ (гексоген или октоген), алюминиевый порошок, жидкий пластификатор, полимер полиакрилового ряда и дифениламин, описанный в патенте Российской Федерации №2315742, С06В 25/00, опубл. 27.01.2008 г. Для повышения безопасности, в качестве бризантного ВВ используется флегматизированный гексоген или октоген.
[8]Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение, описанное в патенте РФ №2415831, МПК7С06В 25/00, опубл. 10.02.2011 г., под названием «Взрывчатая композиция многофункционального действия». Взрывчатый состав включает бризантное взрывчатое вещество, порошковый горючий металл, пластификатор, полимер полиакрилового ряда, дифениламин и окислитель - перхлорат аммония.
[9]Недостатком данных ВС является относительно низкая взрывобезопасность при внешних аварийных и поражающих воздействиях. Низкая взрывобезопасность обусловлена использованием в качестве основного компонента состава высокочувствительных бризантных ВВ гексогена или октогена (хотя и флегматизированных). Состав на основе этих компонентов легко взрывается как в виде деталей, так и в составе изделий.
[10]Задачей настоящего изобретения является создание ВС, обладающего высокими показателями взрывобезопасности при служебном обращении, аварийных и поражающих воздействиях и высокой мощностью взрыва.
[11]Технический результат заключается в понижении чувствительности ВС к механическим и тепловым воздействиям с обеспечением полноты химического взрывчатого превращения ВС при штатном задействовании за счет качественного изменения компонентного содержания ВС.
[12]Для достижения указанного технического результата во взрывчатом составе, включающем бризантное взрывчатое вещество, порошковый горючий металл, пластификатор, полимер полиакрилового ряда, дифениламин и окислитель - перхлорат аммония, согласно изобретению, в качестве бризантного взрывчатого вещества использован триаминотринитробензол с удельной поверхностью кристаллов не более 2500 см2/г с долей 19-21 мас.% от общей массы состава.
[13]По существу отличия заявляемого взрывчатого состава от прототипа состоят в замене ВВ гексогена или октогена на бризантное ВВ триаминотринитробензол (19-21 мас.%) и в наложении ограничения на дисперсность бризантного ВВ триаминотринитробензола, выраженную в виде удельной поверхности его кристаллов (не более 2500 см2/г). Остальные компоненты остаются прежними (в том числе и в количественном выражении) и выполняют те же функции, что и в прототипе.
[14]Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
[15]В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих совокупность признаков, сходную с совокупностью отличительных признаков заявляемого состава, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «изобретательский уровень».
[16]Триаминотринитробензол (ТАТБ) - низкочувствительное бризантное ВВ.
[17]В табл.1 приведены данные ВВ ТАТБ по чувствительности к механическим воздействиям (к удару и трению), а также температура вспышки и химстойкость.
[18]| Таблица 1 |
| Чувствительность к удару | Чувствительность к трению, кгс/см | Температура вспышки, °С | Химстойкость [NO2], % |
| Нижний предел, мм | Частость взрывов, % | С песком | Без песка |
| >300 | 0 | 1300-1500 | >3000 | 388 | <0,0001-0,0002 |
[19]Чувствительность к удару определялась по ГОСТ 4545-80. Определены параметры:
[20]- нижний предел (максимальная высота сбрасывания груза массой 10 кг на снаряженный роликовый прибор №2, при которой в серии из 25 испытаний не происходит ни одного взрыва);
[21]- частость взрывов (количество взрывов в процентах в серии из 25 испытаний при сбрасывании груза массой 10 кг с высоты 250 мм на снаряженный роликовый прибор №1).
[22]Чувствительность к трению исследовалась на приборе И-6-2. Был определен нижний предел - максимальное усилие поджатия вращающегося пуансона, при котором в 10-ти параллельных опытах не зафиксировано ни одного взрыва. В испытаниях использовались навески ВВ с добавлением песка и без него.
[23]Температура вспышки определялась при времени задержки 30 с.
[24]Химическая стойкость изучалась ФЭК-методом (количеством нитрит-ионов, выделившихся при выдержке навески ВВ при температуре 110°С в течение 8 часов).
[25]Поскольку ТАТБ является основным взрывчатым компонентом предлагаемого ВС, то его использование радикально понижает чувствительность ВС в целом. Однако этот технический результат достигается лишь при удельной поверхности кристаллов ТАТБ не более 2500 см2/г. При большей удельной поверхности (большей дисперсности) существенно понижаются пластические свойства состава. В результате на этапах эксплуатации изделий вследствие вибрационных нагрузок, ударов, падений, атмосферных воздействий (высокая температура, низкая влажность) происходит растрескивание ВС с образованием сетки множественных микротрещин, распространяющихся вглубь массива ВС. При аварийных ситуациях, связанных, например, с пожаром или ударно-волновым воздействием, появляется угроза конвективного (взрывного) горения ВС с переходом в детонацию. При заявляемой удельной поверхности кристаллов ТАТБ - не более 2500 см2/г - горение ВС после воспламенения протекает в спокойном послойном режиме без перехода во взрыв.
[26]ВВ ТАТБ имеет отрицательный кислородный баланс. Перхлорат аммония - мощный окислитель. Его использование в заявляемом ВС улучшает кислородный баланс, обеспечивает полноту химической реакции окисления горючих компонентов состава и высокие энергетические характеристики взрыва. Могут использоваться и другие окислители, например, перхлорат калия или нитрат бария.
[27]Пластификатор (например, ЛД-70) и полимер полиакрилового ряда (например, витан) образуют студнеобразную пластизольную связку (гель), предотвращающую охрупчивание ВС.
[28]Стабилизатор химической стойкости дифениламин (ДФА) обеспечивает термостойкость состава.
[29]Порошковый горючий металл (например, алюминий, магний, их сплавы) повышает термическую составляющую, увеличивая фугасное действие взрыва.
[30]Заявителем проведены обширные экспериментальные исследования по отработке заявляемого ВС с варьированием составляющих его компонентов.
[31]В таблице 2 в качестве примера практической реализации приведено конкретное содержание одного из вариантов состава, обеспечивающее его наилучшие взрывные характеристики (таблица 3) и высокие показатели взрывобезопасности (таблица 4).
[32]| Таблица 2 |
| Компоненты | Содержание, мас.% |
| Триаминотринитробензол (ТАТБ) с удельной поверхностью кристаллов 2500 см2/г | 20 |
| Алюминиевый порошок | 27 |
| Пластификатор (ЛД-70) | 15 |
| Полимер полиакрилового ряда (Витан) | 3,5 |
| Перхлорат аммония (Анозит) | 34,5 |
| Дифениламин (ДФА) | 0,6 (сверх 100%) |
[33]| Таблица 3 |
| Взрывные характеристики | Значения |
| Скорость детонации, м/с | 6100-6200 |
| Тротиловый эквивалент | 1,73-2,02 |
| Фугасность, м | 0,44-0,60 |
| Метательная способность (медный корпус Δ=6 мм), м/с | 2000-2100 |
| Ударно-волновая чувствительность, кбар | 94-110 |
| Температура вспышки, °С | 240 |
| Температура теплового взрыва, °С | 270-312 |
[34]| Таблица 4 |
| Аварийные и поражающие воздействия | Результат |
| Воздействие пуль стрелкового оружия калибра 5,45-12,7 мм со скоростью до 900 м/с | Отсутствие каких-либо признаков взрывчатого превращения |
| Воздействие стальных осколков со скоростью до 2000 м/с |
| Падение с высоты 12 м на железобетонное основание |
| Затопление в воду на глубину 6000 м |
| Внедрение стального стержня со скоростью 40 м/с |
| Воздействие теплового поля пожара со среднеобъемной температурой 800°С | Полное выгорание без взрывчатого превращения |
[35]Процесс изготовления заявляемого ВС включает подготовку компонентов, их смешивание, заливку полученной пластической массы в изложницу (форму) и последующее отверждение. Получение пластической массы и ее отверждение происходят при комнатной температуре без разложения и занимают незначительное время.
[36]Проведенные экспериментальные исследования показали, что оптимальное процентное содержание ВВ ТАТБ в заявляемой композиции, обеспечивающее требуемую детонационную способность и наибольшую мощность взрыва при высоких показателях взрывобезопасности, составляет 19÷21 мас.%. Выход по содержанию ТАТБ из диапазона 19÷21 мас.% приводит к ухудшению комплексной энергетики взрыва:
[37]- при <19 мас.% существенно понижается бризантное действие,
[38]- при >21 мас.% понижаются фугасное действие и метательная способность. В диапазоне 19÷21 мас.% достигается наилучший баланс бризантного и фугасного поражающих действий взрыва заявляемого ВС в сочетании с высокими показателями безопасности. При этом оптимальной является удельная поверхность кристаллов ВВ ТАТБ не более 2500 см2/г.
[39]Использование низкочувствительного ВВ ТАТБ с удельной поверхностью кристаллов не более 2500 см2/г и окислителя перхлоратного типа позволило создать пластизольный ВС высокой мощности с широким спектром характеристик поражающего действия, стойкий к внешним аварийным и поражающим воздействиям.
[40]Отличительные признаки в устойчивой взаимосвязи всей совокупности существенных признаков позволили повысить безопасность в служебном обращении, а также при аварийных и поражающих воздействиях, которые могут иметь место при хранении и эксплуатации изделий, снаряженных данным составом.
[41]Вышеизложенные сведения о заявляемом составе, охарактеризованном в формуле, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью известных средств и методов.
[42]Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».
