Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал)

Вид материала

Учебное пособие

Содержание 1.5 Действие взрыва на окружающую среду [4] Под фугасным действием Под бризантным действием 1.6 Понятие о боеприпасах и выстрелах [8] Боевой (пороховой) заряд Обтюрирующее устройство Средство воспламенения 1.7 Инициирующие взрывчатые вещества [9] 1.7.1 Гремучая ртуть 1.7.2 Азид свинца 1.7.3 Тринитрорезорцинат свинца 1.8 Средства инициирования 1.8.1 Средства воспламенения 1.8.2 Средства детонирования

Подобный материал:

• Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал), 981.77kb.
• Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал), 1531.98kb.
• Федеральное агентство по образованию Бийский технологический институт (филиал), 2694.55kb.
• Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал), 2134.54kb.
• Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал), 1660.78kb.
• Федеральное агентство по образованию бийский технологический институт (филиал), 1946.38kb.
• Решением Ученого совета, 125.93kb.
• Федеральная целевая программа "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники", 3538.74kb.
• Бийский технологический институт (филиал), 2586.35kb.
• Министерство образования и науки федеральное агентство по образованию майкопский государственный, 102.13kb.

1.5 Действие взрыва на окружающую среду [4]


Реакция взрывчатого превращения при взрыве протекает настолько быстро, что в момент выхода детонационной волны на поверхность взрывчатого вещества образовавшиеся газообразные продукты находятся практически еще в объеме заряда сжатыми до плотности твердого тела. Давление в них обусловливается не только тепловым движением молекул, но и силами взаимодействия (отталкивания) между моле-кулами газа. Газ в таком состоянии можно сравнить с клубком сжатых пружинок. Давление продуктов детонации в этот момент очень большое. Например, при детонации ВВ типа тротила оно составляет от 20000 до 30000 МПа (от 200000 до 300000 атмосфер), а скорость их расширения примерно равна 3/4 скорости детонации. Расширяясь, продукты детонации наносят удар по окружающей среде и предметам, при этом окружающая среда вытесняется из некоторого объема, а предметы дробятся.

При рассмотрении действия взрыва на окружающую среду различают фугасное и бризантное действия.

Под фугасным действием понимают работу продуктов взрыва, выражающуюся в перемещении окружающей среды и предметов, и работу образовавшейся ударной волны. Примером фугасного действия является образование воронки при взрыве снаряда в грунте или разрушения, наносимые воздушной ударной волной, возникающей при взрыве в воздухе. По объему воронки, образующейся при взрыве 1 кг ВВ, судят о его фугасном действии и сравнивают между собой по фугасному действию различные ВВ. Однако следует отметить также, что объем воронки зависит еще от глубины внедрения боеприпаса в грунт. Если, например, артиллерийский снаряд слишком глубоко уйдет в грунт до момента взрыва, то воронки может не получиться. Такое явление называется камуфлет (франц. – несостоявшееся событие).

Под бризантным действием понимают способность ВВ к местному разрушительному действию, которое является результатом резкого удара продуктов детонации по окружающим ВВ предметам. Проявлением бризантного эффекта объясняется осколочное действие боепри-пасов, бронебойное действие продуктов детонации и другие виды разрушений. Бризантное действие ВВ проявляется только на небольших расстояниях от места взрыва, где давление и плотность энергии продуктов детонации его достаточно велики. С удалением от места взрыва механические эффекты резко снижаются вследствие падения давления, скорости и других параметров взрыва. Максимальный бризантный эффект проявляется при непосредственном контакте предмета с зарядом ВВ. Примером бризантного действия является осколочное действие боеприпасов. В результате взрыва осуществляется дробление массивной стальной или чугунной оболочки боеприпаса на осколки и метание их с большой скоростью во все стороны. Обладая достаточной энергией, осколки способны выводить из строя людей и технику.


1.6 Понятие о боеприпасах и выстрелах [8]


Под боеприпасами понимается широкий круг предметов вооружения, необходимых для производства выстрела из артиллерийского орудия, миномета, пусковой установки, стрелкового оружия, проведения взрывных работ и т.д., все это объединяется одним понятием – бое-припасы.

Слово «выстрел» имеет два понятия. Первое – совокупность физических и химических явлений, сопровождающих горение порохового заряда в зарядной камере огнестрельного оружия или в камере сгорания реактивного двигателя и вылет снаряда из ствола орудия (пусковой установки). Эти явления характеризуются высоким давлением, развивающимся в камере, высокой температурой, сильным звуком и изучаются внутренней баллистикой.

Второе – предмет вооружения и единица учета – совокупность элементов, необходимых для производства выстрела из орудия, пусковой установки, миномета. В зависимости от принадлежности к тому или иному виду оружия выстрелы подразделяются на артиллерийские, минометные, реактивные (реактивные снаряды).

Выстрел состоит из основных и вспомогательных элементов (рисунок 1).

В частности, артиллерийский выстрел включает следующие элементы.

Основные: снаряд, взрыватель, трассер, гильза, боевой (пороховой) заряд, средство воспламенения.

Вспомогательные: размеднитель, пламегаситель, флегматизатор, обтюрирующее устройство.




1 – взрыватель; 2 – cнаряд (боевая часть); 3 – трассер;

4 – обтюрирующее устройство; 5 – размеднитель; 6 – боевой
(пороховой) заряд; 7 – флегматизатор; 8 – гильза; 9 – воспламенитель;

10 – средство воспламенения; 11 – пламегаситель


Рисунок 1 – Выстрелы: а – артиллерийский унитарного заряжания;

б – артиллерийский раздельно-гильзового заряжания;

в – минометный выстрел; г – реактивный выстрел

Снаряд предназначен для поражения живой силы противника, уничтожения военной техники, разрушения оборонительных сооружений, коммуникаций, а также для выполнения ряда специальных задач, например, освещения местности, задымления местности и т.д. Соответственно, в зависимости от назначения, снаряды могут быть осколочные, бронебойные, фугасные, осветительные, дымовые и т.д.

Взрыватель предназначен для приведения в действие снаряда. Конструкции взрывателей очень разнообразны и зависят от их назначений, принципа действия снарядов, для которых они предназначены. По виду действия взрыватели подразделяются:

• на ударные (срабатывают при встрече снаряда с преградой и, в свою очередь, подразделяются на мгновенного действия, замедленного действия, с несколькими установками и авторегулируемым замедлением);
  
• на дистанционные (дистанционные взрыватели срабатывают на траектории полета снаряда через определенное время, установленное перед выстрелом). Эти взрыватели могут быть механические с часовым механизмом и пиротехнические;
  
• на неконтактные (срабатывают на траектории полета снаряда под воздействием какого-либо физического поля цели). В зависимости от используемого физического поля цели различают: радиовзрыватели, акустические взрыватели, тепловые взрыватели и т.д.
  

Трассер предназначен для корректировки стрельбы, если она ведется прямой наводкой. Трассер, как правило, размещается в дне снаряда. Основу его составляет пиротехнический состав, который воспламеняется в момент выстрела пороховыми газами и горит ярким пламе-нем на всей траектории полета снаряда, благодаря чему виден путь полета снаряда.

Боевой (пороховой) заряд предназначен для сообщения снаряду заданной начальной скорости при обеспечении допустимого давления в канале ствола орудия. Основу заряда составляет навеска пороха.

Вспомогательные элементы являются элементами конструкции заряда.

Воспламенитель предназначен для надежного воспламенения по всей поверхности боевого (порохового) заряда и создания некоторого давления в зарядной камере, при котором порох горит стабильно. Воспламенитель состоит из навески быстрогорящего пороха, масса его составляет примерно 0,5−5 % массы порохового заряда.

Флегматизатор предназначен для уменьшения разгара стенок ствола орудия (повышения живучести орудия). Флегматизатор представляет собой лист бумаги, пропитанный сплавом петролатум–парафин или петролатум–парафин–церезин. При выстреле указанный состав переходит в парообразное состояние, конденсируется на стенках ствола и таким образом уменьшает теплообмен между пороховыми газами и стенками ствола.

Пламегаситель предназначен для гашения дульного или обратного пламени. Он представляет собой навеску пламегасящего состава К₂SO₄, KCl, K₂C₂O₄ (сульфат калия, хлористый калий, оксалат калия соответственно). Гашение пламени сводится к изоляции продуктов неполного окисления, образующихся при выстреле, от кислорода воздуха.

Размеднитель предназначается для предохранения стенок ствола орудия от омеднения при стрельбе снарядами с медными ведущими поясками. Он представляет собой кольцо из свинцовой проволоки, которое укладывается сверху заряда. Механизм работы размеднителя заключается в том, что при выстреле свинец плавится. Пары свинца соединяются с медью, оставшейся на стенках, и образуют легкоплавкий сплав, удаляемый при очередном выстреле. При отсутствии размеднителя на внутренней поверхности стенок ствола накапливается медь, которая мешает правильному движению снаряда по каналу ствола орудия.

Обтюрирующее устройство предотвращает прорыв пороховых газов через зазор между стенками ствола и ведущим пояском снаряда до врезания последнего в нарезы, а также служит для фиксации порохового заряда в гильзе и герметизации порохового заряда (изоляции от окружающей среды).

Гильза предназначена:

• для обтюрации пороховых газов при выстреле (не допускается прорыв пороховых газов вдоль стенок зарядной камеры к затвору);
  
• для размещения боевого (порохового) заряда и других элементов выстрела;
  
• для предохранения заряда от механических повреждений и воздействия окружающей среды;
  
• для соединения снаряда с зарядом.
  

Средство воспламенения предназначается для воспламенения боевого (порохового) заряда от простого начального импульса (удара, нагревания). Средства воспламенения включают капсюль-воспламени-тель, пороховой усилитель и устройство для обтюрации пороховых газов. По принципу действия средства воспламенения подразделяются на ударные и электрические.

Артиллерийский выстрел не обязательно должен состоять из всех указанных элементов. В зависимости от его назначения и конструкции некоторые из перечисленных основных и вспомогательных элементов могут отсутствовать. Например, холостые выстрелы не имеют снаряда, многие выстрелы не имеют гильзы и т.д.

Рассмотренные элементы можно увидеть и у минометного выст-рела. Например, минометный выстрел включает: мину, взрыватель, боевой (пороховой) заряд, средство воспламенения, гильзу, воспламенитель и др.

Реактивный выстрел (реактивный снаряд) включает боевую часть (вместо снаряда), пороховой заряд, воспламенитель, средство воспламенения и др. (см. рисунок 1 и рисунок 2).





1 − взрыватель; 2 − заряд взрывчатого вещества; 3 − корпус;

4 − ведущий поясок; 5 − сопло; 6 − твердотопливный
реактивный заряд; 7 − боевая часть


Рисунок 2 − Активно-реактивный снаряд


Все основные элементы и некоторые вспомогательные элементы (кроме гильзы) рассмотренных выстрелов содержат взрывчатые вещества, выполняющие различные функции: дробление корпуса снаряда на осколки, разрушение и перемещение окружающих предметов и среды, метание снаряда на требуемую дальность, обеспечение видимости трассы и т.д. Разнообразие функций, выполняемых взрывчатыми веществами, привело к созданию различных взрывчатых веществ с различными свойствами и различного назначения.


1.7 Инициирующие взрывчатые вещества [9]


Важным отличием инициирующих ВВ от бризантных является высокая чувствительность их к простому начальному импульсу – удару, наколу, нагреванию и др. Инициирующие ВВ горят с большой скоростью, которая резко возрастает с увеличением давления. Этим определяется невозможность стационарного горения большинства инициирующих ВВ при обычных условиях. Уже при атмосферном давлении взрывчатые превращения таких веществ, начавшиеся в форме горения, очень быстро переходят в детонацию.

Инициирующие ВВ должны обладать бризантностью для возбуждения детонации вторичных взрывчатых веществ. Известно очень боль-шое число инициирующих ВВ, однако лишь некоторые их них нашли практическое применение: гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца и тетразен.

1.7.1 Гремучая ртуть

Гремучую ртуть Hg(ONC)₂ получают растворением металлической ртути в азотной кислоте и добавлением этого раствора к этиловому спирту.

Гремучая ртуть – это белый или серый кристаллический порошок. Плотность равна 4310 кг/м³ (4,31 г/см³), температура вспышки 173–180 °С, скорость детонации 5600 м/с. Легко взрывается от незначительного удара. Вода уменьшает чувствительность гремучей ртути к механическим воздействиям и другим видам начального импульса. При содержании 10 % воды небольшое количество гремучей ртути сгорает без взрыва, а при содержании 30 % воды она не загорается от луча огня. Поэтому гремучую ртуть обычно хранят под водой.

В присутствии влаги гремучая ртуть энергично взаимодействует с алюминием, при этом алюминиевая оболочка разрушается, а за счет теплоты реакции может возникнуть взрыв. Поэтому составы, содержащие гремучую ртуть, не должны в изделиях соприкасаться с алюминиевой оболочкой. В присутствии влаги гремучая ртуть медленно реагирует с медью, поэтому медные оболочки защищают лакировкой.
С никелем гремучая ртуть практически не взаимодействует.

Гремучую ртуть применяют для изготовления ударных и накольных составов, для снаряжения капсюлей-воспламенителей и капсюлей-детонаторов.

1.7.2 Азид свинца

Азид свинца Pb(N₃)₂ получают реакцией обменного разложения азида натрия с азотнокислым свинцом, смешивая водные растворы этих солей:

2NaN₃ + Pb(NO₃)₂ = Pb(N₃)₂ + 2NaNO₃.

Затем в полученный порошок вводят небольшое количество парафина, декстрина или другого склеивающего вещества (которое одновременно является флегматизатором) и гранулируют. Гранулы сушат и сортируют для удаления крупных комков и пыли.

Плотность кристаллов азида свинца 4710 кг/м³ (4,71 г/см³), температура вспышки 340 °С, скорость детонации 4500 м/с.

Азид свинца менее чувствителен к лучу пламени и наколу, чем гремучая ртуть, поэтому, чтобы обеспечить безотказную детонацию от простого начального импульса, поверх слоя азида свинца запрессовывают специальные воспламенительные составы.

При увлажнении азид свинца не теряет чувствительности к механическим воздействиям. Он легко взаимодействует с медью, образуя чувствительные к механическим воздействиям соли меди, поэтому его прессуют в алюминиевые оболочки, а не в медные. Применяют азид свинца в артиллерийских, лучевых и накольных капсюлях-детонаторах.

1.7.3 Тринитрорезорцинат свинца

Тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) получают при взаимодействии натриевой соли стифниновой кислоты (тринитрорезорцина) с азотнокислым свинцом в водном растворе:

+ Pb(NO3)2 =

+ 2NaNO3.

Плотность ТНРС 3120 кг/м³ (3,12 г/см³), температура вспышки 275 °С, скорость детонации 5200 м/с. С металлами не взаимодействует. Чувствительность к удару в 2 раза меньше, чем у азида свинца, и в
6 раз, чем у гремучей ртути. Высокочувствителен к тепловому импульсу. Применяется в лучевых капсюлях-детонаторах.

1.7.4 Тетразен

Тетразен C₂H₈ON₁₀ получают путем обработки бикарбоната аминогуанидина азотной кислотой и нитритом натрия. Плотность тетразена 1650 кг/м³ (1,65 г/см³), температура вспышки 160 °С, с металлами не взаимодействует, малогигроскопичен. По чувствительности к удару и трению близок к азиду свинца. Тетразен не обладает достаточной инициирующей способностью для возбуждения детонации вторичных ВВ. Примесь 2–3 % тетразена к азиду свинца резко повышает чувствительность последнего к наколу. Тетразен применяется также в смеси с ТНРС в ударных составах капсюлей-воспламенителей и накольных составах капсюлей-детонаторов.


1.8 Средства инициирования


Средствами инициирования называются изделия, действующие от простого начального импульса и предназначенные для воспламенения пороховых зарядов или детонирования бризантных взрывчатых веществ. Средства инициирования делятся на средства воспламенения и средства детонирования [4].

1.8.1 Средства воспламенения

Средства воспламенения предназначены для получения теплового импульса (луча огня). К ним относятся капсюли-воспламенители, электрозапалы, огнепроводы (огнепроводный шнур, фитиль, стопин).

Капсюли-воспламенители по назначению делят на два вида:

1) патронные капсюли-воспламенители применяются для воспламенения пороховых зарядов в патронах стрелкового оружия и некоторых орудий малого калибра;

2) трубочные капсюли-воспламенители − для воспламенения пороховых составов и капсюлей-детонаторов во взрывателях.

Патронный капсюль-воспламенитель (рисунок 3) состоит из оболочки, представляющей собой цельнотянутый металлический колпачок, в который запрессован ударный состав, покрытый фольгой.




1 − колпачок; 2 − покрытие ударного состава; 3 − ударный состав


Рисунок 3 − Патронные капсюли-воспламенители:
а − винтовочный капсюль-воспламенитель (материал колпачка −
латунь); б − охотничий капсюль-воспламенитель
(материал колпачка − красная медь)

На рисунке 4 показано расположение капсюля-воспламенителя в патроне.




1 − корпус гильзы; 2 – наковальня; 3 − капсюль-воспламенитель;
4 − затравочные отверстия


Рисунок 4 − Положение капсюля-воспламенителя в патроне


Ударный состав состоит из гремучей ртути, бертолетовой соли KСlO₃ и антимония SbS₂. Гремучая ртуть обеспечивает воспламенение состава при ударе бойка о дно капсюля. Бертолетова соль является окислителем, освобождает при горении состава свободный кислород, а за счет этого кислорода сгорает антимоний. При получении гранулированного состава вводят связующие вещества: канифоль, шеллак и др.

Трубочный капсюль-воспламенитель (рисунок 5) состоит из колпачка из красной меди. В колпачок запрессован ударный состав, покрытый сверху гашеткой или кружком. Ударный состав трубочного капсюля-воспламенителя должен обладать большей воспламеняющей способностью (больше содержит гремучей ртути), чем состав патронного капсюля.





1 – колпачок; 2 – ударный состав; 3 – чашечка (фольга);
4 – фольговый кружок


Рисунок 5 – Трубочные капсюли-воспламенители

Электрозапалы предназначаются для зажжения или взрыва элементов боеприпасов на расстоянии с помощью электрического тока.

Мостик накаливания, входящий в состав электрозапала, изготовляется из платиноиридиевой проволоки, диаметр которой составляет (0,03–0,04) мм. В средней части мостика располагается капля воспламенительного состава – битуминизированного ТНРС. При подаче электрического тока проволока мостика нагревается (накаливается), загорается воспламенительный состав, горящие газы выбивают пробку и производят зажигательное действие.

Огнепроводный шнур предназначен для безопасной передачи огня на расстояние в целях зажжения или взрыва. Огнепроводный шнур имеет сердцевину из уплотненного дымного шнурового пороха и оболочку из льняных или хлопчатобумажных нитей. Диаметр шнура до
6 мм. Скорость горения около 1 см/с. Огнепроводные шнуры применяются для воспламенения капсюлей-детонаторов при подрывных работах.

Фитиль предназначен для зажжения огнепроводного шнура. Сердцевина фитиля состоит из льняных нитей, пропитанных раствором селитры. Скорость горения 1–2 см/с.

Стопин предназначен для передачи луча огня воспламенительным составам элементов боеприпасов. Стопин состоит из нескольких хлопчатобумажных нитей, пропитанных раствором калиевой селитры и обмазанных пороховой мякотью. Скорость горения стопина 3–5 см/с.

1.8.2 Средства детонирования

Средства детонирования предназначаются для вызова детонации заряда бризантных веществ. К ним относятся капсюли-детонаторы и детонирующий шнур.

Капсюли-детонаторы классифицируются:

• по назначению: на артиллерийские, применяемые в боеприпасах различного действия, и подрывные, применяемые в подрывном деле;
  
• по устройству: на простые, состоящие из одного инициирующего вещества, и комбинированные, состоящие из нескольких взрывчатых веществ – инициирующих и бризантных; последние обладают более сильным инициирующим действием, чем простые, а также большой стойкостью к сотрясению при выстреле и меньшей опасностью в обращении;
  
• по отношению к начальному импульсу: на лучевые и накольные.
  

Для снаряжения комбинированных капсюлей-детонаторов в качестве первичного (инициирующего) вещества применяется азид свинца, обладающий высокой инициирующей способностью. Из-за недостаточной чувствительности азида свинца над ним размещают запрессовку из более чувствительного воспламенительного состава, например, для капсюлей накольного действия смесь из ТНРС, тетразена, нитрата бария и антимония.

В качестве вторичного вещества используется бризантное ВВ – тетрил, который усиливает действие капсюля-детонатора.

Капсюль-детонатор состоит из оболочки (колпачка), капсюльного состава и чашечки (рисунок 6).





1 − колпачок; 2 – чашечка; 3 – сетка шелковая; 4 – ТНРС; 5 – азид свинца; 6 – тетрил; 7 – накольный состав

Рисунок 6 – Капсюли-детонаторы: а – лучевой; б – накольный;

в – капсюль-детонатор № 8; г – простой


Детонирующий шнур предназначен для быстрой передачи детонации на расстояние. По конструкции он подобен огнепроводному и отличается в основном сердцевиной, состоящей из бризантного взрывчатого вещества.