Расчет детонационных характеристик и параметров метательной способности производных 1,3,5-триазинов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Особое значение имеет поиск связи между детонационными характеристиками взрывчатых веществ (ВВ) и эффективностью действия самоформирующегося заряда (СФЗ). Решение этой задачи позволяет производить обоснованный выбор ВВ, пригодных для снаряжения боевых частей, и вести целенаправленный синтез новых мощных ВВ с требуемыми характеристиками.

Известно, что интерполяционные уравнения, разработанные с помощью статистической обработки массива данных, могут давать существенные погрешности при вычислении характеристик у новых классов соединений, которые изначально не входили в массив данных. Одним из таких классов соединений являются производные 1,3,5-триазинов. Целесообразно применить на данном классе соединений разработанные нами методики расчета скорости метания элементов и разлета оболочки.

Прогнозирование параметров детонации производных 1,3,5-триазинов

Производные 1,3,5-триазина обращают на себя внимание в плане разработки термостойких ВВ с оптимальной чувствительностью, а также биологически активных веществ [1]. Экспериментальные данные по параметрам детонации, теплоте взрыва и ударно-волновой чувствительности для многих производных 1,3,5-триазинов отсутствуют. Наиболее полный и точный экспресс-метод определения параметров детонации описан в работе:

, (1)

где D - скорость детонации, м/с;

C0 - скорость звука, м/с;

? - плотность заряда, г/см3;

?0 - предельная плотность, г/см3;

?k - кислородный коэффициент;

Qm - максимальная теплота взрыва, кДж/кг.

В данном методе предлагается вести определение параметров детонации, опираясь на базовые показатели: максимальную удельную теплоту взрыва Qm, кислородный коэффициент ?, максимальную плотность ВВ ?, плотность заряда ?0 и объемную скорость звука С0 во ВВ при его максимальной плотности.Подкорневое выражение в формуле (2) является массовой скоростью U. Скорость звука в органических веществах вычисляется по способу Рао [3]

, (2)

где Ra - инкремент химической связи данного вида;

Mм - молекулярная масса вещества, по которому распространяется звуковая волна.

По значению скорости звука можно разделить ВВ на динамики и эндотермики. Динамики имеют высокую скорость звука и относительно низкую теплоту взрыва, сохраняя при этом высокие параметры детонации. Эндотермики, наоборот, имеют низкую скорость звука и высокую теплоту взрывчатого превращения. Причем именно эндотермики являются наиболее чувствительными ВВ. В этом плане представляется интересным на примере производных 1,3,5-триазинов, которые близки по своему строению, рассмотреть именно эти параметры.

Максимальная теплота взрывчатого превращения Qm определяется по правилу максимума [4]. Детонационное давление Р и показатель политропы процесса n находились по экспресс-методике [2]. Структурные формулы производных 1,3,5-триазинов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Структурные формулы производных 1,3,5-триазинов

Экспериментальные и расчетные характеристики производных 1,3,5-триазинов приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, все рассмотренные ВВ имеют плотность в пределах 1,74-1,86 г/см3, различный кислородный коэффициент ?k- от 0,77 до 1,111 и различные температуры плавления Тпл. Вещество IV имеет низкую Тпл=332 К и в принципе перспективно как плавкий взрывчатый компонент, а образец I перспективен в плане взрывчатого окислителя.

Таблица 2. Экспериментальные и расчетные характеристики производных 1,3,5-триазинов

Скорости звука в I-VI близки между собой и лежат в пределах от 1573 до 1703 м/с. По этому показателю указанные вещества не относятся к классу динамиков. Максимальная теплота взрывчатого превращения Qm лежит в пределах 4376-5637 кДж/кг, а детонационная теплота взрыва Qдет.вз, определяющаяся квадратом массовой скорости, имеет пределы от 4121 до 5189 кДж/кг.Скорости детонации для ряда 1,3,5-триазинов лежат в пределах 7064-7851 м/с, а значение массовой скорости U во всех случаях превышает 2000 м/с.

Таким образом, производные 1,3,5-триазинов имеют достаточно высокую массовую скорость и низкую скорость звука, поэтому представляется интересным определить эффективность метательной способности данных веществ.

Прогнозирование метательной способности производных 1,3,5-триазинов

В табл. 3 приведены результаты расчетов по разработанным в работе [5] методам:

- определение относительной скорости метания медной пластины по методу эквивалентных масс Wэкв с использованием уравнения (3)

, (3)

где U - массовая скорость ВВ, м/с;

?0 - плотность заряда ВВ, г/см3;

?пл - плотность метаемого элемента, г/см3.

Выражение (3) применимо в случае торцевого метания по методу М-60;

- определение скорости расширения медной цилиндрической оболочки Wcyl по формуле (4)

, (4)

где значение делителя численно связано с коэффициентами уравнения ударной адиабаты D=?+?U [4] соотношением ?/?, т.е. 3,98/1,495=2,66.

Выражение (4) применимо в случае определения скорости расширения цилиндрической оболочки по методу Т-20.

взрывчатый самоформирующийся детонация триазин

Таблица 3. Расчетные значения скоростей метания меди по методикам М-60 и Т-20 производными 1,3,5-триазина

Как видно из табл. 3, наиболее перспективным является вещество II и, вероятно, III, а в плане окислителя - вещество I. Вероятно, комбинация взрывчатой смеси из III и V превзойдет по метательной способности II, так как скорость звука в системе будет меньше, чем в веществе II. Таким образом, данные вещества могут найти применение в качестве облицовок боеприпасов СФЗ.

В табл. 4 приведены параметры относительной метательной способности данных ВВ и скорости расширения цилиндрической оболочки из латуни Л75.

Таблица 4. Расчетные значения скоростей метания латуни по методикам М-60 и Т-20производными 1,3,5-триазина

Как видно из табл. 3 и4, при нагружении латуни Л75 зарядами производных 1,3,5-триазинов наблюдается увеличение расчетной скорости расширения цилиндрической облицовки на 8 %.

Заключение

На основе разработанных методик определения метательной способности [5] произведен расчет параметров детонации и скоростей метания по методикам Т-20 и М-60 для ряда перспективных веществ производных 1,3,5-триазинов. Показано, что вещества обладают хорошей метательной способностью, а 2,4,6-трис-(тринитроэтокси)-1,3,5-триазин имеет скорость метания порядка октогена. Экспресс-метод оценки эффективности действия вполне применим для металлов поражающих элементов боеприпасов типа ударного ядра и дает возможность определить оптимальный материал, хотя и требует экспериментальной проверки.

Библиографический список

1. Гидаспов А.А., Бахарев В.В. Синтез взрывчатых веществ в ряду амино(оксо)динитрометил-1,3,5-триазинов // Материалы Всероссийской конференции «Энергетические конденсированные системы», Черноголовка. - М.: Янус-К, 2002. - С. 82.

2. Кривченко А.Л. Метод расчета параметров детонации конденсированных взрывчатых веществ // ФГВ, 1984. - Т.20. - №3. - С. 83-86.

3. Rao M. Rama, Sound Velocity and Intermolecular Forces, Current Sci. (India), 8, 510 (1939).

4. Орленко Л.П.Физика взрыва // В 2 т. - Т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 832 с.

Размещено на Allbest.ur