CC BY
131
УДК 662.232
Р. М. Вахидов, А. С. Куражов, Д. А. Хадиева,
Т. Н. Исхаков
БЕЗОПАСНЫЙ ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОРА БЕЗ ИНИЦИИРУЮЩИХ ВВ
Ключевые слова: электродетонатор, взрывчатые составы, вулканизация.
В данной статье рассматривается конструкция электродетонатора без инициирующих ВВ.
По результатам экспериментальных данных предложен новый газогенерирующий состав повышенной безопасности, принцип действия которого основан на реакции вулканизации эластомеров.
Keywords: an electrodetonator, explosive structures, vulcanization.
In this article it is considered design of an electrodetonator without initiating explosives. By results of experimental data it is offered a new structure generating gas of the raised safety which principle of an action is based on a reaction of vulcanization of elastomers.
На сегодняшний день наработана богатая номенклатура средств инициирования (СИ) широко используемых в изделиях, применяемых при разработке, добычи полезных ископаемых. Однако традиционные СИ имеют ряд существенных недостатков: высокая чувствительность к различным внешним воздействиям обусловленная использованием в их составе инициирующих ВВ и связанные с этим жесткие требования по технике безопасности при производстве, хранении и эксплуатации; токсичность как исходных компонентов, так и продуктов взрывчатого превращения. Указанные недостатки устраняются путем использования новых СИ не содержащих инициирующих ВВ, где в качестве первичного ВВ используются менее чувствительные бризантные ВВ такие как: октоген, гексоген, ТЭН. В настоящее время известен ряд детонирующих устройств не содержащих инициирующих ВВ, так называемых СИ пониженной уязвимости [1,2]. Изделия пониженной уязвимости схожи по принципу и эффективности действия с традиционными СИ, однако имеют существенные преимущества перед традиционными СИ - низкая чувствительность к механическим, электрическим, электромагнитным воздействиям, меньшими габаритами и соответственно меньшими массами взрывчатых смесей. В данной статье будут рассмотрены изделия инициирующий узел которых состоит из мощных бризантных ВВ, а взрывчатое превращение происходит в результате электромеханического воздействия [3,4,5]. Сущность эффекта заключается в значительном повышении чувствительности бризантного ВВ (БВВ) к удару в результате комплексного воздействия механической работы разрушения и электрического поля высокой напряженности. Подобная схема воздействия на БВВ позволяет увеличить их чувствительность в определенный момент до уровня инициирующих ВВ. Используя выявленный эффект сенсибилизации БВВ при электромеханическом воздействии разработано низковольтное детонирующее устройство [2]. Конструкция электродетонатора представляет собой последовательно размещенные воспламенительный узел, пиротехнический состав, элемент в форме диска из поляризованной пьезокерамики с размещенными под ним первичный и вторичный заряды на основе БВВ. Принцип действия данного устройства заключается в следующем, при загорании пиротехнического состава образуются газы, которые создают избыточное давление в корпусе изделия. Образующиеся газы давят на диск поляризованной керамики, вследствие чего происходит механическое разрушающее воздействие первичного заряда на основе БВВ. Возникающее механическое разрушение заряда ВВ сопровождается синхронным действием электрического поля, в результате прямого пьезоэффекта поляризованного диска пьезокерамики. Комплексное воздействие электрического поля и механического разрушения приводит к детонационному превращению инициирующего заряда и последующей детонации основного заряда. Недостатком существующей конструкции является высокая чувствительность газогенерирующего горюче-
окислительного состава к блуждающим токам в нити накаливания, а также относительно высокая чувствительность к удару, превышающая чувствительность бризантного ВВ.
Повысить безопасность электродетонирующего устройства возможно путем замены горючеокислительного состава на состав, не содержащий окислителей или каких-либо взрывчатых веществ.
Авторами работы разработан, состав на основе эластомера, который в результате реакции вулканизации, инициируемой нитью накаливания, увеличивается в размерах, а также генерирует газы в результате термодеструкции. Известно, что в процессе вулканизации изменяется объем вулканизата и повышается его температура, резкое повышение температуры приводит к термодеструкции и выделению газообразных продуктов. Как описывалось выше для инициирования взрывчатого превращения первичного заряда, необходимо, чтобы пьезокерамика обеспечивала высокую скорость сжатия, при которой бы достигалось давление не менее 15 МПа, за промежуток времени не более 150 мкс. Для этого необходимо, чтобы реакция вулканизации происходила с высокой скоростью. Данное условие высокоскоростной вулканизации возможно осуществить путем введения повышенной концентрации инициатора вулканизации.
В проведенных экспериментах в качестве эластомера применялся каучук марки СКИ-3, в количестве 75%, оксид цинка - 5%, а в качестве инициатора вулканизации тиурам Б в количестве 20% эластомера. Инициирующий состав готовился путем вальцевания смеси на смесительных вальцах при температуре 80 С0. Полученное полотно нарезалось на полоски массой
0,5 грамма, затем полоски наматывались на спираль воспламенителя. Омическое сопротивление спирали составляло 20 Ом. Снаряженный состав устанавливался в детонирующее устройство и герметизировался эпоксидным компаундом. Схема электродетонирующего устройства представлена на рисунке 1.
1
Рис. 1 - Схема электродетонирующего устройства: 1 - гильза электродетонатора; 2 -электроизоляционная пробка из эпоксидного компаунда; 3 - мостик накаливания; 4 -инициирующий состав на основе эластомера; 5 - пьезоэлектрический элемент; 6 - первичный заряд из БВВ
Полученные электродетонирующие устройства испытывались на вероятность возбуждения взрывчатого превращения при протекании в электрической цепи постоянного тока с напряжением 12 и 24 В. Эксперименты показали, что при напряжении питающей сети 12 В вероятность отказа составляет 40%, при 24 В отказов не наблюдается.
Анализ не сработавших изделий показал, что при напряжении питающей сети 12 В происходит вулканизация инициирующего состава 4, однако, давление, скорость газовыделе-
309
ния и изменение геометрических размеров недостаточно для возбуждения взрывчатого превращения состава 6.
По результатам полученных экспериментальных данных была доказана принципиальная возможность создания безопасного электродетонирующего устройства, не содержащего чувствительных горючеокислительных составов. Вместо газогенерирующего состава на основе дымного оружейного пороха предложен новый состав, не содержащий окислителя, все компоненты которого не способны к взрывчатому превращению. Действие исследованного состава заключается в создании необходимого по величине давления на заряд бризантного ВВ и пьезоэлектрическую пластину за счет изменения геометрических размеров и выделения газообразных продуктов термодеструкции при вулканизации эластомера.
Литература
1. Пат. 2302607 Российская Федерация, МПК Б 42 С 19/10. Детонирующее устройство механического взрывателя / Вахидов Р.М. и др.; заявитель и патентообладатель Казан. гос. технол. ун-т. -№2005135622/02; заявл. 31.10.05 ; опубл. 10.07.07, Бюл. № 19. - 3с.
2. Пат. 2315259 Российская Федерация, МПК Б 42 В 3/12, Б 42 С 19/12. Низковольтный электродетонатор на основе бризантного взрывчатого вещества. / Вахидов Р.М. и др.; заявитель и патентообладатель Казан. гос. технол. ун-т. - №2006119253/02; заявл. 22.05.06 ; опубл. 20.01.08, Бюл. №2. - 3с.
3. Вахидов, Р. М. Влияние электрического поля на скорость разложения энергонасыщенных материалов / Р.М. Вахидов, А.С. Куражов, Т.Н. Исхаков, В.Я. Базотов, Е.П. Кузнецов // Успехи специальной химии и химической технологии: сб. трудов Всероссийской науч.-техн. конф. / РХТУ. - М.: 2005.-Ч.1.С.123-128.
4. Вахидов, Р. М. Влияние электрического поля на критическое давление инициирования бризантных ВВ / Р.М. Вахидов, А.С. Куражов, Т.Н. Исхаков, В.Я. Базотов // Взрывные и детонационные явления: сб. тез. докл. - Забабахинские научные чтения / РФЯЦ-ВНИИТФ. - Снежинск: 2007. - С. 58-62.
5. Вахидов, Р. М. Влияние электрического поля на скорость разложения ЭНМ / Р.М. Вахидов, Т.Н. Исхаков, В.Я. Базотов, Е.П. Кузнецов, А.С. Куражов // Вестник СамГТУ, Техническая серия. - 2006. - №46. - С. 114-117.
© Р. М. Вахидов - канд. техн. наук, доц. каф. технологии твердых химических веществ КНИТУ, [email protected]; А. С. Куражов - канд. техн. наук, асс. той же кафедры; Д. А. Хадиева - асп. той же кафедры; Т. Н. Исхаков - канд. техн. наук, асс. той же кафедры.
