Детонационная способность некоторых легкоплавких малочувствительных ВВ и компонентов пластификаторов ТРТ

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Обоснование. Важнейшими характеристиками детонационной способности энергонасыщенных материалов (ЭМ) являются чувствительность к детонационному импульсу и критический диаметр детонации (dкр). Они является как характеристиками надежности срабатывания ЭМ, так и характеристиками их безопасности. Детонационная способность ЭМ существенно повышается с понижением плотности заряда [1] и снижением размера частиц [1, 2]. В данной работе исследована детонационная способность ЭМ в зарядах пониженной плотности.

Цель — определение детонационной способности некоторых легкоплавких малочувствительных ВВ и компонентов пластификаторов ТРТ, выявление связи чувствительности ВВ с их химическим строением и энергетическими характеристиками.

Методы. В настоящей работе была использована алгоритмическая методика определения детонационной способности ЭМ в зарядах пониженной плотности, предложенная на кафедре ХТОСА РХТУ им. Д.И. Менделеева [3–6]. В качестве оболочек были использованы медные трубки с внутренним диаметром 4–8 мм с толщиной стенки 1 мм, а также тонкостенные пластиковые трубки диаметром 3–10 мм.

Исследуемые соединения использовали в виде частиц со средним размером около 100 мкм). Заряды готовили путем утрамбовки до плотности зарядов 1 г/см3. Вначале проводили эксперимент в трубках d = 6 мм с максимальным зарядом ТАТП (250–300 мг). Если детонация была полной (а), заряд снижали и определяли МИЗ и оценивали dкр ЭМ в трубках d = 4 мм, если детонация также была полной, определяли dкр в тонкостенной пластиковой оболочке. Если детонации не было (б), эксперимент проводили с максимальным зарядом ТЭНа. Если детонация была полной (в), снижали заряд и определяли МИЗ. Если нет (г) — увеличивали диаметр заряда до 8 мм и определяли МИЗ ТЭНа.

Результаты. Полученные величины МИЗ ТАТП и ТЭНа, а также dкр для исследуемых ЭМ приведены в табл. 1. Видно, что детонационная способность исследованных ЭМ изменяется в широких пределах. В табл. 2 приведены энтальпия образования ЭМ, расчетная теплота взрыва при плотности заряда 1 г/см3, а также энергия минимального инициируюшего импульса (Емии), равная произведению давления детонации ИВВ на его объем. Такая оценка инициируюшего импульса предложена в данной работе, она позволяет сравнивать МИЗ для разных ИВВ. Адекватность метода подтвердждается предыдущими работами [5, 6].

 

Таблица 1. Экспериментальные характеристики исследуемых ЭМ

ЭМ/Свойства

dкр ВВ, мм

оболочка пласт./Cu

МИЗ ТАТП

при d = 6 мм

МИЗ ТЭН

при d = 6 мм

МИЗ ТЭН

при d = 8 мм

2,4-Динитразапентан

4±1/<4

40±5

–

–

2,4,6-Тринитротолуол [3]

4±1/<4

68±8

–

–

3,5-Динитразагептан

6±1 /<4

135±15

–

–

2,4-Динитроанизол

>10 /<4

–

150±50

–

2,4-Динитротолуол [5]

>>10 /7±1

–

–

300±50

 

Таблица 2. Экспериментальные и расчетные характеристики исследуемых ЭМ

ЭМ/Свойства

Энтальпия образования, кДж/кг (лит)

Теплота взрыва, кДж/кг (расч.)

при плотности 1 г/см3

Энергия мин. инициирующего импульса, Дж

2,4-Динитразапентан

–300

4350

100

2,4,6-Тринитротолуол

–300

3500

175

3,5-Динитразагептан

–600

3600

450

2,4-Динитроанизол

–2000

3000

1500

2,4-Динитротолуол

–400

2900

3000

 

Ароматические динитросоединения в этих условиях имеют между собой близкую теплоту взрыва (2900–3000 кДж/кг), однако их детонационная способность (как dкр, так и Емии) различается эначительно. Тринитротолуол с теплотой взрыва 3600 кДж/кг имеет существенно более высокую детонационную способность. У линейных нитраминов также наблюдается связь детонационной способности с теплотой взрыва. Следует отметить, что данная связь нелинейна и не всегда однозначна — 3,5-динитразагептан имеет пониженную детонационную способность по сравнению с тринитротолуолом. Возможно, это связано с неполнотой протекания химических реакций тепловыделения в критических условиях, на что указывает образование после взрывов дыма, сажи и запахов органических веществ.

Выводы. На основании проведенных исследований показано влияние химического строения и энергетических характеристик на взрывчатые характеристики некоторых легкоплавких малочувствительных ВВ и компонентов пластификаторов ТРТ, представляющих собой ароматические нитросоединения и линейные нитрамины. Показано, что несмотря на заметное снижение детонационной способности с понижением теплоты взрыва, связь между ними не всегда однозначна, что может объясняться как разным химическим строением, так и неполным превращением ВВ в критических условиях.

Full Text

Обоснование. Важнейшими характеристиками детонационной способности энергонасыщенных материалов (ЭМ) являются чувствительность к детонационному импульсу и критический диаметр детонации (dкр). Они является как характеристиками надежности срабатывания ЭМ, так и характеристиками их безопасности. Детонационная способность ЭМ существенно повышается с понижением плотности заряда [1] и снижением размера частиц [1, 2]. В данной работе исследована детонационная способность ЭМ в зарядах пониженной плотности.

Цель — определение детонационной способности некоторых легкоплавких малочувствительных ВВ и компонентов пластификаторов ТРТ, выявление связи чувствительности ВВ с их химическим строением и энергетическими характеристиками.

Методы. В настоящей работе была использована алгоритмическая методика определения детонационной способности ЭМ в зарядах пониженной плотности, предложенная на кафедре ХТОСА РХТУ им. Д.И. Менделеева [3–6]. В качестве оболочек были использованы медные трубки с внутренним диаметром 4–8 мм с толщиной стенки 1 мм, а также тонкостенные пластиковые трубки диаметром 3–10 мм.

Исследуемые соединения использовали в виде частиц со средним размером около 100 мкм). Заряды готовили путем утрамбовки до плотности зарядов 1 г/см3. Вначале проводили эксперимент в трубках d = 6 мм с максимальным зарядом ТАТП (250–300 мг). Если детонация была полной (а), заряд снижали и определяли МИЗ и оценивали dкр ЭМ в трубках d = 4 мм, если детонация также была полной, определяли dкр в тонкостенной пластиковой оболочке. Если детонации не было (б), эксперимент проводили с максимальным зарядом ТЭНа. Если детонация была полной (в), снижали заряд и определяли МИЗ. Если нет (г) — увеличивали диаметр заряда до 8 мм и определяли МИЗ ТЭНа.

Результаты. Полученные величины МИЗ ТАТП и ТЭНа, а также dкр для исследуемых ЭМ приведены в табл. 1. Видно, что детонационная способность исследованных ЭМ изменяется в широких пределах. В табл. 2 приведены энтальпия образования ЭМ, расчетная теплота взрыва при плотности заряда 1 г/см3, а также энергия минимального инициируюшего импульса (Емии), равная произведению давления детонации ИВВ на его объем. Такая оценка инициируюшего импульса предложена в данной работе, она позволяет сравнивать МИЗ для разных ИВВ. Адекватность метода подтвердждается предыдущими работами [5, 6].

 

Таблица 1. Экспериментальные характеристики исследуемых ЭМ

ЭМ/Свойства

dкр ВВ, мм

оболочка пласт./Cu

МИЗ ТАТП

при d = 6 мм

МИЗ ТЭН

при d = 6 мм

МИЗ ТЭН

при d = 8 мм

2,4-Динитразапентан

4±1/<4

40±5

–

–

2,4,6-Тринитротолуол [3]

4±1/<4

68±8

–

–

3,5-Динитразагептан

6±1 /<4

135±15

–

–

2,4-Динитроанизол

>10 /<4

–

150±50

–

2,4-Динитротолуол [5]

>>10 /7±1

–

–

300±50

 

Таблица 2. Экспериментальные и расчетные характеристики исследуемых ЭМ

ЭМ/Свойства

Энтальпия образования, кДж/кг (лит)

Теплота взрыва, кДж/кг (расч.)

при плотности 1 г/см3

Энергия мин. инициирующего импульса, Дж

2,4-Динитразапентан

–300

4350

100

2,4,6-Тринитротолуол

–300

3500

175

3,5-Динитразагептан

–600

3600

450

2,4-Динитроанизол

–2000

3000

1500

2,4-Динитротолуол

–400

2900

3000

 

Ароматические динитросоединения в этих условиях имеют между собой близкую теплоту взрыва (2900–3000 кДж/кг), однако их детонационная способность (как dкр, так и Емии) различается эначительно. Тринитротолуол с теплотой взрыва 3600 кДж/кг имеет существенно более высокую детонационную способность. У линейных нитраминов также наблюдается связь детонационной способности с теплотой взрыва. Следует отметить, что данная связь нелинейна и не всегда однозначна — 3,5-динитразагептан имеет пониженную детонационную способность по сравнению с тринитротолуолом. Возможно, это связано с неполнотой протекания химических реакций тепловыделения в критических условиях, на что указывает образование после взрывов дыма, сажи и запахов органических веществ.

Выводы. На основании проведенных исследований показано влияние химического строения и энергетических характеристик на взрывчатые характеристики некоторых легкоплавких малочувствительных ВВ и компонентов пластификаторов ТРТ, представляющих собой ароматические нитросоединения и линейные нитрамины. Показано, что несмотря на заметное снижение детонационной способности с понижением теплоты взрыва, связь между ними не всегда однозначна, что может объясняться как разным химическим строением, так и неполным превращением ВВ в критических условиях.

×

About the authors

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Email: prokhorovalex@prokhorovalex.ru

студент, группа И-63, ИХТ-факультет

Russian Federation, Москва

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Email: ksyu.lvova.2003@mail.ru

студентка, группа И-53, ИХТ-факультет

Russian Federation, Москва

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Email: nik.nov.ol@mail.ru

студентка, группа И-53, ИХТ-факультет

Russian Federation, Москва

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Author for correspondence.
Email: nik.nov.ol@mail.ru

студентка, группа И-53, ИХТ-факультет

Russian Federation, Москва

References

  1. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ: учебник для химико-технологических специальностей вузов. Москва: Оборонгиз, 1960. 595 с.
  2. Котомин А.А., Душенок С.А., Козлов А.С. Регулирование детонационной способности взрывчатых композиций // Успехи в химии и химической технологии: труды Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию Инженерного химико-технологического факультета РХТУ им. Д.И. Менделеева. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева; ДеЛи плюс, 2015. С. 201–206. EDN: VZCQRX
  3. Петрейкин А.А., Антипов Д.С., Кунаков А.А., и др. Разработка методики определения минимальных инициирующих зарядов для низкоплотных зарядов бризантных ВВ // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30, № 8. С. 37–38. EDN: XEBLPZ
  4. Лазарев И.В., Левшенков А.И., Богданова Л.Е. Чувствительность солей 5,5’-азотетразола с азотистыми основаниями, их кристаллогидратов и смесей с окислителями к детонационному импульсу // Горение и взрыв. 2022. Т. 15, № 1. С. 105–110. doi: 10.30826/CE22150112 EDN: HJSDXZ
  5. Юрков А.В., Лазарев И.В., Богданова Л.Е., и др. Чувствительность ароматических нитросоединений и солей 5,5’-азотетразола к детонационному импульсу // Тезисы докладов XLIX Самарской областной студенческой научной конференции «Естественные и технические науки»: в 2 т. Т. 1. Санкт-Петербург: Эко-Вектор, 2023. С. 241–242. EDN: BAESKF
  6. Левшенков А.И., Юрков А.В., Демичев И.С., и др. Алгоритмический метод определения детонационной способности энергонасыщенных материалов в зарядах пониженной плотности // Успехи в специальной химии и химической технологии: материалы конференции. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2025. С. 127–130. EDN: BJOTFQ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Прохоров А.Э., Львова К.Р., Новикова В.О., Пешкова А.Э.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.