Взрывчатое вещество и способ его изготовления

Взрывчатое вещество и способ его изготовления

Реферат

 

Использование: взрывные работы, преимущественно скважинными зарядами. Сущность изобретения: состав содержит куски твердого ракетного топлива, причем наименьший размер кусков больше критического диаметра детонации исходного топлива настолько, что куски приобретают способность не только детонировать каждый как самостоятельный заряд, но также передавать детонацию другим кускам. Способ заключается в измельчении зарядов баллистических твердых топлив гильотинным ножом на диски после нагревания выше 60^oC, диски укладывают на ножевые решетки и продавливают сквозь пуансон пресса. 2 с и 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к взрывчатым веществам (ВВ), преимущественно для введения взрывных работ скважинными зарядами на дневной поверхности, получаемых переработкою списанных зарядов ракетных твердых топлив.

Известны промышленные ВВ, в которых используются нитроглицериновые пороха и ракетные твердые топлива это гранипоры БП-1 и БП-3 (ТУ 3-7509009.06- 90 и Горный журнал, 1992, N 6 с. 37). Они представляют собой смесь, состоящую на 50% из зерен пироксилиновых артиллерийских порохов, и на 50% либо из нерезанных на короткие отрезки нитроглицериновых трубчатых артиллерийских порохов (состав БП-1), либо из переработанных в гранулы (таблетку) баллистических ракетных твердых топлив (состав БП-3). Плотность насыпных зарядов гранипоров составляет 0,80 0,85 г/см³, скорость детонации 3000 4000 м/с.

Практика использования гранипоров в горной промышленности выявила их недостатки. Так, обладая запасом потенциальной энергии на уровне штатных грамопоров и гранулотола (порядка 1000 ккал/кг), они имеют пониженное бризантное действие (особенно по крепким породам) и повышенный удельный расход. По этим причинам спрос на гранипоры оказался ограниченным. Снижение эффективности использования потенциальной энергии при взрывании горных пород гранипорами обусловлено на порядок большей продолжительности взрывчатого превращения у них по сравнению с гранулотолом и другими кристаллическими ВВ при равенстве исходных размеров частиц. Объясняется это тем, что гранулы кристаллических ВВ хрупкие и под воздействием удара детонационной волны дробятся на мелкие частицы, а гранулы гранипоров пластмассоподобны, нехрупкие и дробятся волною слабо. А поскольку взрывчатое превращение в детонационной волне при скорости ее 3000 4000 м/с в насыпных зарядах протекает в форме сгорания частиц от наружной поверхности вглубь, то для гранипоров оно будет значительно более продолжительным.

Способ изготовления гранипоров из зарядов баллиститных ракетных топлив заключается в том, что заряды нагревают до температуры выше 60^oC расчленяют в горячем состоянии на куски, которые перерабатывают на рифленных непрерывных вальцах в таблетку размеров до 3 5 мм, потом смешивают с зерненным пироксилиновым порохом в соотношении 1:1 и смачивают 1% индустриального масла.

Цель изобретения создание высокоэффективного промышленного ВВ путем переработки списанных зарядов ракетных твердых топлив по приемлемой технологии.

Эта цель достигается использованием открытого автором явления детонации насыпных зарядов с аномально высокой скоростью. По существующим представлениям детонационная способность насыпных зарядов ВВ должна повышаться при уменьшении размеров частиц и, наоборот, снижаться при увеличении их размера. На характер зависимости не оказывает влияние изменения веса и давления детонации и инициирующего боевика, если они достаточны. Практика подтверждала это.

Мною однако установлено, что указанная зависимость соблюдает только до достижения частицами определенного размера. После чего насыпные заряды приобретают способность детонировать по двум разным режимам.

Так, если инициирование производить боевиком с не очень высоким давлением детонации (например, из аммонита насыпной плотности), то рассмотренная зависимость сохраняется.

Если же инициирование производить боевиком с высоким давлением детонации (например шашкой прессованного тротила), то возникает иной, аномальный режим детонации: детонационная способность резко, скачком возрастает, так же резко возрастает скорость детонации насыпного заряда, достигая при насыпной плотности 0,8 0,9 г/см³, величины, приближающейся к скорости детонации исходного вещества кусков при исходной плотности (т.е. аномально высокой величины для данной насыпной плотности). Резко возрастает бризантное действие заряда, обеспечивается полнота превращения. Другими слова ВВ того же состава становится более эффективным. Причем весьма значительно.

Экспериментально мною установлено, что размер куска, после которого возможна аномальная детонация, имеет два разных составов ракетных твердых топлив разную величину. Но он примерно равен для насыпных зарядов с плотностью 0,8 0,9 г/см³ устроенному размеру критического диаметра детонации исходного вещества кусков, определенному в зарядах без оболочки в окружении воздуха.

Возникновение аномального режима детонации насыпных зарядов объясняется тем, что под воздействием очень высокого давления инициирования внутри кусков возбуждается множество центров реакции и взрывчатое превращение происходит в виде сгорания вещества между этими центрами, а не с наружной поверхности кусков, как при режиме нормальной детонации. Если при этом размер кусков больше критического диаметра детонации исходного вещества, то куски приобретают способность детонировать, как самостоятельные заряды и совместным действием передавать детонацию последующим кускам. Для обеспечения передачи детонации размер кусков должен быть значительно больше критического диаметра детонации исходного вещества (примерно в 3 раза).

Таким образом, цель изобретения достигается увеличением размера кусков ракетного твердого топлива в заряде с насыпной плотностью до величины, превосходящей некоторую заданную, после которой ВВ приобретает способность детонировать в аномальном режиме с резким увеличением эффективности действия.

В варианте исполнения пространство между кусками в насыпном заряде заполнено водой. Последнее не только не снижает, но, наоборот, повышает детонационные характеристики ВВ: оно приобретает способность детонировать в аномальном режиме при значительно меньшем размере кусков. Это объясняется тем, что в окружении воды, сжатой до высоких давлений, критический диаметр детонации исходного вещества будет значительно меньшим, чем определенный в окружении воздуха.

Для составов с отрицательным кислородным балансом пространство между кусками может быть заполнено водным раствором окислителя (например, аммиачной селитры), в котором содержится избыток последнего. Это позволяет повысить объемную мощность ВВ, как за счет доокисления продуктов превращения твердого топлива, так и за счет внесения дополнительной энергии со взрывчатым окислителем.

В случае использования ракетных твердых топлив смесевого типа пространство между кусками может быть заполнено водными растворами вещества и веществами, нейтрализующими соляную кислоту, выделяющуюся в результате взрывной реакции (например, солями щелочных и щелочноземельных металлов).

В следующем варианте исполнения предусмотрено загущение воды или растворов солей высокомолекулярными веществами (например натрий карбоксиметилцеллюлозой, гуаргамом, полиакриламидом и другими). Это предотвращает вымывание солей при заражении скважин с проточной водой.

Применение для ВВ крупных кусков составов позволяет упростить технологию переработки зарядов ракетных топлив в ВВ и снизить ее стоимость.

Для изготовления ВВ заряды баллиститных твердых топлив нагревают до температуры выше 60^oC и разрезают на диски гильотинным ножом. Затем диски в нагретом состоянии укладывают на ножевую решетку и продавливают сквозь нее прессом, расчленяя на куски.

Ниже приведены примеры конкретных исполнений.

Пример 1 Баллиститное ТРТ РАМ-10К в виду кубиков, засыпано в трубку диаметром 100 мм, свернутую из тонкого листа целлюлоида. Размер ребра кубика 35 мм, что в 3 раза превышает критический диаметр детонации исходного состава при плотности 1,6 г/см³, который равен 12 мм. Плотность насыпного заряда 0,77 г/см³. Высота заряда в этом и последующих примерах превышает диаметр в 4 раза. Детонация возбуждалась дополнительным детонатором весом 1 кг в виде монолитной шашки из баллиститного ТРТ типа РСТ-4К, который имеет диаметр 100 мм и инициировался электродетонатором. Заряд сдетонировал со скоростью 6750 м/с, измеренную прибором зеркальной развертки СР-2. Данная скорость является аномально высокой для плотности насыпного заряда 0,77 г/см³. Остатков ВВ не обнаружено.

Для сравнения изготовлен заряд из того же состава РАМ-10К, но с размером ребра кубика 10 мм, что меньше критического диаметра. Остальные условия те же. Заряд сдетонировал со скоростью 2700 м/с. После взрыва во взрывной камере обнаружены остатки вещества в виде мелких кусочков.

Пример 2 Повторены опыты примера 1, но пространство между кубиками заполнили водой. Заряды сдетонировали: с ребром кубика 35 мм со скоростью 6800 м/с, с ребром кубика 10 мм со скоростью 6700 м/с. Остатков вещества не обнаружено.

Пример 3 Взяли смесь состава, Баллиститное ТРТ РАМ-10К в кубиках с ребром 35 мм 25 Аммиачная селитра гранулированная 58 Натрий КМЦ (загуститель 2 Вода 15 Количество аммиачной селитры взято достаточным для доокисления в продуктах взрыва окиси углерода до двуокиси. В смесь аммиачной селитры с загустителем в виде порошка вливали подогретую до 70^oC воду и перемешивали. Часть селитры растворялась, образуя насыщенный и загущенный раствор, заполнявший пространство между гранулами нерастворившейся селитры. Затем добавляли кубики топлива РАМ-10К и после перемешивания загружали в гильзу из целлулоида диаметром 105 мм, не допуская образование воздушных полостей. Плотность образованного заряда близка к 1,5 г/см³. Условия испытания такие же как в примере 1. Заряд полностью сдетонировал со скоростью 6800 м/с. Остатков вещества после детонации не обнаружено.

Пример 4 Взяли смесевое твердое ракетное топливо, состоящее из каучука, перхлората аммония, пудры алюминия и ВВ октогена. Последнего в количестве 25% Топливо в заряде имело плотность 1,88 г/см³ и критический диаметр детонации открытого заряда 35 мм. Скорость детонации при диаметре заряда 35 40 мм составляла 5500 м/с. Заряд разрезали на кубики с размером ребра 30 мм. Испытанию подвергали смесь состава, Смесевое ТРТ в виде кубиков с ребром 30 мм 45 Селитра натриевая кристаллическая 43 Вода 10 Загуститель-натрий КМД 2 Количество натриевой селитры взято достаточным, чтобы полностью связать соляную кислоту в продуктах взрыва и доокислить окись углерода до двуокиси.

Для изготовления ВВ в смесь натриевой селитры с загустителем в виде порошка вливали подогретую до 70 80^oC воду и тщательно перемешивали. Часть селитры растворялась, образуя насыщенный и загущенный раствор, заполнявший пространство между кристаллами нерастворившейся селитры. Затем добавляли кубики смесевого твердого топлива и после перемешивания загружали в гильзу из целлулоида диаметром 105 мм и длиною более четырех диаметров, не допуская образование воздушных полостей (плотность ВВ в изготовленном заряде составляла 1,75 г/см³). Условия испытания те же, как в примере 1. Заряд полностью сдетонировал со скоростью 5400 м/с. Остатков вещества не обнаружено. В продуктах взрыва на запах не чувствовалась соляная кислота.

Формула изобретения

1. Взрывчатое вещество, состоящее из кусков твердого ракетного топлива, отличающееся тем, что наименьший размер кусков больше критического диаметра детонации исходного топлива настолько, что куски приобретают способность не только детонировать каждый как самостоятельный заряд, но также передавать детонацию другим кускам.

2. Вещество по п.1, отличающееся тем, что пространство между кусками заполнено водой.

3. Вещество по п.1 или 2, отличающееся тем, что в случае использования составов твердых топлив с отрицательным кислородным балансом пространство между кусками заполнено водным раствором окислителя и окислителем (например, аммиачной селитрой) в таком количестве, что обеспечивается заданное доокисление продуктов взрывной реакции.

4. Вещество по п.1, отличающееся тем, что в случае использования твердых ракетных топлив смесевого типа, содержащих перхлорат аммония, пространство между кусками заполнено водным раствором веществ и веществами, нейтрализующими соляную кислоту, выделяющуюся в результате взрывной реакции (например, солями щелочных и щелочноземельных металлов).

5. Вещество по любому из пп.2 4, отличающееся тем, что вода или водные растворы солей, заполняющие пространство между кусками, загущены высокомолекулярными гидрофильными веществами (например натрий карбоксиметилцеллюлозой, гуаргамом, полиакриламидом и другими).

6. Способ изготовления взрывчатых веществ из зарядов баллиститных твердых топлив, заключающийся в измельчении последних, отличающийся тем, что заряды нагревают до температуры выше 60^oС, разрезают их гильотинным ножом на диски, которые в горячем состоянии укладывают на ножевые решетки и продавливают сквозь них пуансоном пресса.