Исследование и развитие новых видов водонасыщенных коммерческих взрывчатых веществ

Анников В.Е., Кондриков Б.Н., Химико-технологический университет Менделеева, Москва, Россия.

Краткое описание технологии

На протяжении последних двух декад был достигнут большой прогресс в развитии и исследовании в водонаполненых (водонасыщенных) коммерческих водногелевых и водномасляных веществ в Лаборатории химической кинетики и термогидродинамики реактивных систем в университете Менделеева (Москва). Эти вещества имеют уникальные свойства такие, как хорошая реологическая способность, высокая детонационная способность, хорошее или очень хорошее водосопротивление, надежность и безопасность во время производства, транспортирования и применения. Они являются экологически чистыми и недорогими коммерческими продуктами.

Водные растворы основаны на аммиачной и натриевой селитрах; нитрате гидроксиламина; АДН; натрий, мочевина, метиламин, этилендиамин, и перхлораты гидроксиламина, содержащие разнообразие водорастворимых легковоспламеняющихся веществ; получены сведения о хорошо диспергиванных водорастворимых полимерах алюминия; и межмолекулярных связях.

Водонасыщенным водногелям и водномасляным коммерческим веществам были присвоены номера, основательно изучены, технологически разработаны, и экспериментально протестированны в различных отраслях российской индустрии.

Были достигнуты большие результаты во время прохождения исследований.

В первую очередь, были исследованы детонационные характеристики водных растворов перхлоратных едких солей с разнообразием органических и неорганических катионов. Определено разнообразие областей низкой и высокой детонации (РНД и РВД), и были предложены возможные механизмы химической интеграции РНД и РВД. Раскрыт катализ реакций РНД, были основаны некоторые эффективные водорастворимые каталитические реакции.

Замечены разнообразные низкие детонационные режимы в разбавленных водных растворах в АН смесях, состоящих из водорастворимого горючего, и выделены зависимости детонационных способностей в химической природе горючего.

Особенности реакций в химической кинетике отвечают за энергетическую эволюцию в детонационных волнах, обуславливаются использованием зависимостей скорости детонации (Д), которые экспериментально установлены для водонасыщенных ВВ, в результате этого предложен механизм введения химических реакций.

Государственными органами установлено наблюдение за горением водонасыщенных композиций, установлены зависимости при горении норм давления, а также механизм горения реакций.

Горение и детонация вначале изучались на основе водных растворов. В режиме высокой детонации (РВД) был основан один из растворов, состоящий из АН и БАДН.

В первое время использовался высоко-вольтный электрический разряд (так называемый электодинамический эффект со сверхвысокой плотностью) для производства водонаполненных веществ экзотермического формулирования, некорые из них позволили достичь очень хороших результатов в газогенерации, горной добыче, и разрушении подводных объектов.

Для производства водонасыщенных ВВ использовались водорастворимый синтетический полимер и полиакриламид. Были изучены реологические характеристики материалов, подбирались поперечно-соединяющие агенты, исследован процесс композиционного загущения. Формула загущения полиакриламидом дает очень хорошие реологические характеристики и обусловлена физической стабильностью: в последние 10 лет отошли от использования в водногелевых композициях полиакриламида до синсебилизирования пигментом качественного алюминия.

Военные взрывчатые вещества, ракетное топливо, и пороха извлекались из разных видов боеприпасов и использовались в мощных и бризантных водонаполненных композициях, содержание их увеличивалось для сохранения положительных характеристик водонаполненных систем. Помещенные композиции, состоящие из пороха, взрывчатых веществ, и ракетного топлива (или их компоненты, в частности, гексоген, гексоген/тротил, ПЕТН, и Пентолит) тщательно отрабатывались в водонаполненных матричных основах, включающих водные реакции нитратов аммиачной, натриевой и кальциевой селитр, такие как гидроксиламин и перхлораты натрия, а также нитрат гидроксиламина.

Создавались теоретические модели детонации и горения водонаполненных композиций на разных этапах, включающие теорию стабильной волны детонации и горения, инициирующий и затухающий механизмы. Выяснялись отклонения детонации водногелевых и водномасляных веществ в термодинамической идее.

Разрабатывались теория газо-пузырчатой генерации и коалисценция на основе теории кристаллизации Лившица-Слеозовского, с одной стороны, и подход Де-Фрасса о влиянии пузырьков на степень их распространания, с другой стороны.

Были развиты теория инициации горячих точек быстрым сжатием газовых включений и вязкопластичного потока. Механизмы инициации взрыва от ударной волны, фрагменты, или ударные импульсы, также как и в низкоскоростных импульсах, освобождались от удара или трения. Тщательно разработана теория синтезирования при изучении составов. Были созданы основы теории безопасности веществ этого класса в сравнении с электромагнитными явлениями других классов. Явно выраженными являются быстрое горение при детонации особенностей переходного периода, возможностей опасной низкоскоростной детонации, и высокоскоростные режимы горения.

Было исследовано формирование кинетики водномасляных эмульсий. Созданы различные уравнения возникновения и разрушения водномасляных капель, аналитически разрешенные, и сравнены с экспериментальными данными.

В результате физикохимических, гидродинамических и реологических исследований систем при обсуждении, было развито положение об энергетических материалах всего класса водонасыщенных систем, технологически проконтролированное, и практически применимое. Наиболее характерными видами разработанных соединений являются:

Водногелевые системы, состоящие из пигментных частиц алюминия и водорастворимого горючего для производства гибких, удлиненных зарядов небольшого диаметра для геофизических исследований масляного и газового пространства методом непрерывных линейных потоков сейсмических волн.

Композиции и заряды для геофизических исследований методом дискретных потоков сейсмических волн в зоне низкой скорости звука поверхностных слоев земли.

Композиции с низкой плотностью и заряды для сваривания металлов и точных взрывных работ.

Экзотермические формулировки для электродинамики, упругодинамического применения.

Низкочувствительные композиции веществ для использования в режимах горения и детонации.

Допустимые вещества для угольных шахт.

Коммерческие водонасыщенные формулировки, состоящие из высококонверсионных веществ, артилерийских порохов и ракетного топлива.

Вещества для подъема коммерческого производства.

Легальные данные

Применение патентов для водногелевых веществ согласно индустрии и их методов производства и практическое применение (см. пункт 4) было одобрено в России. Серии экспериментальных веществ были протестированны в Государственных Горных Институтах и зарекомендованы как индустриальная продукция и используются Федеральной Государственной Горной промышленностью и Офисом Технологического Контроля ( Госгортехнадзор РФ ).

Специальные Способности ( Приспособления ) в использовании и их спецификации

Испытательные площадки Лаборатории Химической Кинетики и Термодинамически Реактивных Систем университета Менделеева (Москва) располагаются в регионах Тушино, на окраине города. Они наполняются веществами в комнаты объемом 40 м3, современные приспособления, регистрирующие высокоскоростной процесс (камеры фиксирующие полосы ЗШФР, СФР, ВФУ, осциллографы и электронные таймеры), технологические аппараты для производства веществ в колличестве, необходимом для исследования, УФ- и ИК-спектрометры, газо- и газо-жидкостные хроматографы для аналитических целей, и т. д.