Badge blog-user
Блог
Blog author
Владимир Голубев

О составе, как он есть

5 April 2015, 01:46

О составе, как он есть

Статистика Постов 25
Перейти в профиль
Во время моей работы во ВНИИЭФ мне приходилось заниматься

исследованием вопросов прочности и разрушения различных материалов при

воздействии на них ударных волн различной интенсивности. Ряд работ,

более десяти, был связан с подобными исследованиями, проводимыми для

нескольких взрывчатых составов, использовавшихся ранее в технических

разработках ВНИИЭФ. Что же такое «взрывчатый состав» или, как его

также называют, «смесевое взрывчатое вещество» (ВВ), и как он

описывается его компонентным составом или, что то же самое, массовой

долей входящих в него компонентов? В рамках официальной терминологии

понятие «взрывчатый состав» характеризуется следующим образом: «...

19) взрывчатый состав (ВС) — взрывчатое вещество на основе

индивидуальных взрывчатых веществ и любых других компонентов

(категория 10 раздела 4 и категория 4 раздела 5); ...» [1].


Можно немного уточнить эти понятия, воспользовавшись одним из

многочисленных учебных пособий по взрывчатым веществам [2]. По составу

ВВ делятся на индивидуальные (взрывчатые химические соединения) и

смесевые. Смесевые ВВ состоят по меньшей мере из двух химически не

связанных между собой компонентов. Твердые взрывчатые смеси весьма

многочисленны, отличаются большим разнообразием, как по составу, так и

по физико-химическим, механическим и взрывчатым свойствам. Они находят

широкое применение, как в гражданской, так и в военной технике.

Наиболее важными представителями взрывчатых смесей являются сплавы

тротила с гексогеном, механические смеси гексогена или октогена с

пластифицирующими и армирующими добавками, пластические смеси на

основе тэна, гексогена и других ВВ.


Основой смесевых ВВ,

как правило, являются мощные индивидуальные ВВ (тэн, гексоген, октоген

и др.) с массовой долей до 90-95 %. В качестве связующих компонентов в

смесевых ВВ используются вещества, химически совместимые с основными

компонентами и придающие взрывчатым композициям требуемые

технологические свойства (пластичность, термопластичность и т.д.). В

качестве связующих компонентов в смесевых ВВ используются

индивидуальные ВВ с температурой плавления, как правило, менее 100 °С

(литьевые смесевые ВВ), а также полимеры различных классов: каучуки,

полиизобутилены, фторполимеры и др. (термопластичные, пластичные и

эластичные смесевые ВВ). В ряде случаев для улучшения конкретных

параметров взрывчатых композиций (химической стойкости, прочности и

др.) в состав смесевого ВВ также вводят в оптимальном количестве

вещество, способствующее достижению поставленной цели. Так, например,

для улучшения химической стойкости ВВ в него вводят дифениламин.

Повышение прочности деталей из ВВ достигается введением в его состав

армирующего волокна.


Итак понятно, что конкретное

смесевое ВВ характеризуется, прежде всего, своим составом, то есть

массовой долей входящих в него компонентов. Наиболее полные данные по

составам и свойствам очень большого числа смесевых ВВ, разработанных и

используемых в разных странах, можно найти в справочнике [3]. В

качестве примера можно также привести несколько смесевых ВВ с

полимерным связующим, используемых в настоящее время или

использовавшихся ранее в ядерных зарядах американской разработки [4].

PBX 9404 ---- HMX (октоген) — 94%, NC (нитроцеллюлоза) — 3%; CEF (трихлорэтилфосфат) — 3%.

PBX 9501 ---- HMX (октоген) — 95%, Estane (эстан, то есть уретановый
каучук) — 2,5%, BDNPA-F (динтропропил ацетат/формаль) — 2,5%.

PBX 9502 ---- TATB (триаминотринитробензол) — 95%, Kel-F 800
(полихлортрифторэтилен) — 5%.


Ряд выполненных мной ранее

работ был связан с изучением прочности и разрушения нескольких

взрывчатых составов при ударно-волновом нагружении. В начале 90 годов

прошлого века был выпущен новый ведомственный перечень сведений,

составляющих государственную тайну, и взрывчатые вещества, которые

ранее использовались в технических разработках ВНИИЭФ, были

рассекречены. Они получили новые открытые наименования, представляющие

собой аббревиатуры, связанные с массовой долей входящих в них

компонентов — взрывчатого вещества и связующего. В моих работах

рассматривались взрывчатые составы на основе гексогена (Г), октогена

(О) и тэна (Т), такие как ГТК-70, ОТК-90, ОФ-8, ОФА-8, ОФА-6 и ПТ-83.

Связующими компонентами в этих составах были тротил-коллоксилиновая

смесь (Т, К), политетрафторэтилен или по-иному фторопласт (Ф) и

полиизобутилен (П). Используемая для армирования добавка

короткоразмерного фенилонового волокна обозначалась буквой «А».

Цифры в аббревиатурах составов типа ОФ указывают здесь на массовое

процентное содержание связующего компонента, а в аббревиатурах

остальных взрывчатых составов определяют массовое процентное

содержание собственно взрывчатого вещества.


Сразу же, как

только представилась возможность открытого опубликования результатов

изучения свойств этих и некоторых других взрывчатых составов,

исследователи, занимающиеся этими вопросами, начали представлять свои

результаты в открытых отчетах, научных статьях и докладах

конференциях. Приведу для примера несколько таких работ. Одной из

первых работ, выпущенных в Институте физики взрыва, где я тогда

работал, был открытый отчет [5], в котором были приведены составы трех

смесевых ВВ и большой набор их механических и физические свойств, а

также взрывчатых характеристик. Составы этих смесевых ВВ указаны ниже,

а в качестве свойств и характеристик были приведены плотность

расчетная и техническая, коэффициент линейного термического

расширения, коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость,

предел прочности при растяжении, теплота взрывчатого превращения,

тротиловый эквивалент, скорость детонации и ее зависимость от

температуры и плотности, критический и предельный диаметры детонации

для нескольких значений плотности, а также чувствительность к слабой

расходящейся ударной волне.
ПТ-83 ----- тэн высокодисперсный — не менее 83%, полиизобутилен — ...

ГТК-70 ---- гексоген — не менее 68%, тротил — ... коллоксилин — ...

ОФА-6 ---- октоген — не менее 92%, фторопласт — ..., волокно фенилона
— ....


Моя первая открытая публикация в виде

статьи на эту тему была опубликована немного позже [6]. В статье были

приведены составы пяти смесевых ВВ и полученные результаты по их

откольному разрушению в диапазоне температур от 0 до 150 °С.

ТГ50/50 ---- гексоген — 50%, тротил — 50%.

ГТК-70 ---- гексоген — 70%, тротил — 20%, коллоксилин — 10%.

ОТК-90 ---- октоген — 90%, тротил — 7%, коллоксилин — 3%.

ОФА-6 ---- октоген — 93%, фторопласт — 6%, волокно фенилона — 1%.

ПТ-83 ---- тэн — 83%, полиизобутилен — 17%.


В последнем

выпущенном обзорном докладе [7] были приведены составы четырех

смесевых ВВ и полученные ранее результаты по откольному разрушению

образцов различной толщины в различном исходном состоянии при ударе

металлическими пластинами различной толщины.

ГТК-70 ---- гексоген — 70%, тротил — 20%, коллоксилин — 10%.

ОТК-90 ---- октоген — 90%, тротил — 7%, коллоксилин — 3%.

ОФ-8 ---- октоген — 92%, фторопласт — ....

ОФА-8 ----- октоген — 91%, фторопласт — ..., волокно фенилона — ....


Следует отметить,

что тогда, в начале 90-х годов, были рассекречены только

физико-механические свойства указанных взрывчатых составов, тогда как

их технологические свойства, представляющие собой know-how, то есть

секреты производства, такие как оптимизированные рецептуры и

технологические режимы изготовления и последующей обработки оставались

засекреченными. Я думаю, что в настоящее время эти взрывчатые

составы, скорее всего, уже не используются в технических разработках

основных изделий ВНИИЭФ. Известно, что начиная с 70-х годов прошлого

века, при разработке ядерных зарядов американцы стали в основном

использовать взрывчатые составы на основе взрывчатого вещества

триаминотринитробензола (TATB), обладающего высокой стойкостью к

инициированию взрыва при различных механических, взрывных и тепловых

воздействиях. Свойства этих составов широко публиковались американцами

в открытой печати кроме, естественно, технологии их изготовления. Судя

по опубликованным результатам, в 80-х годах взрывчатые составы на

основе триаминотринитробензола стали использоваться и при разработке

отечественных ядерных зарядов. В настоящее время некоторые свойства

этих составов и характеристики взрывных процессов в различных условиях

широко опубликованы в значительном числе открытых публикаций, по числу

не менее сотни, и продолжают публиковаться сотрудниками российских

ядерных центров ВНИИЭФ и ВНИИТФ.


Я понимаю, что данная

заметка является чрезвычайно скучной и муторной, однако, невзирая на

это, она соответствует той начальной ступени ликбеза, которая

необходима для понимания и нормального восприятия моих дальнейших

писаний о довольно интересной и необычной ситуации, в которой я

оказался волею судеб.


1. Указ Президента РФ от 17.12.2011

№ 1661 «Об утверждении Списка товаров и технологий двойного

назначения, которые могут быть использованы при создании вооружений и

военной техники и в отношении которых осуществляется экспортный

контроль».

2. Взрывчатые вещества: учебное издание. Т. 2.

Взрывчатые вещества. Основные свойства. Технология изготовления и

переработки. Под ред. Л.В. Фомичевой. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2007. 452 с.

3. Пиросправка. Справочник по взрывчатым веществам, порохам и

пиротехническим составам. Издание 6. Москва, 2012. http://chemistry-chemists.com/N2_2013/P1/pirospraw...
.
4. Polymer-bonded explosive. http://en.wikipedia.org/wiki/Polymer-bonded_explos...
.
5. Родникова Н.И. Свойства ВВ ПТ-83, ГТК-70 и ОФА-6, рекомендуемых для применения в

народном хозяйстве. Отчет ВНИИЭФ, инв. № 3Р/1444/А. 1993. 36 с.

6. Голубев В.К., Новиков С.А., Соболев Ю.С. О влиянии нагрева на откольное разрушение

некоторых взрывчатых составов. Физика горения и взрыва. 1995. Т. 31, № 5.

7. Голубев В.К. Прочность и разрушение энергетических материалов при

ударно-волновом нагружении. Новые тенденции в исследованиях

энергетических материалов. Пардубице, 2013.

util