Цель работы. Исследование чувствительности к удару порохов различной степени старения.

Материалы и результаты исследований. Исследования влияния физико-химических изменений в порохах в процессе старения на их чувствительность к удару проводили на копре К-44- 4.

Пироксилиновые и баллиститные пороха обладают достаточно высокой чувствительностью к удару. Проведенные нами испытания показали, что показатель чувствительности к удару массой 10 кг с высоты падения груза 250 мм ("русская" проба) у пироксилиновых порохов марок 9/7 5/76 Ш (год изготовления 1976), 9/7 26/79 Ш (год изготовления 1979), 9/7 65/80 Ш (год изготовления 1980), 12/7 9/84 С (год изготовления 1989), 19/1 1/4 Ш (год изготовления 2004) и у баллиститных порохов марок НДТ-3 18/1 Тр 44/47 А (год изготовления 1947), НДТ-3 18/1 Тр 29/76 Б (год изготовления 1976), НБПл 40-50 2/76 Б (год изготовления 1976), ДГ-3 18/1 тр.38/72 Ц (год изготовления 1972) составляет 100 % (частость взрывов).

Полученными значениями трудно оперировать при сравнительных анализах, поскольку необходимо провести подбор параметров испытания путем уменьшения высоты сбрасывания груза или уменьшения массы сбрасываемого груза. Для образца, относительно которого проводится сравнение по чувствительности, частость взрывов должна в желаемом случае составлять порядка 20 60 %.

Исследования чувствительности пироксилинового и баллиститного порохов показали, что они обладают различными внешними признаками взрыва. Образцы пироксилиновых порохов взрываются с сильным шумовым эффектом, сопровождающимся огнем, без остатка навески. Образцы баллиститного пороха (топлива) взрываются со слабым (иногда сильным) шумовым эффектом и с остатком навески.

Теоретически возбуждение взрыва может проходить в различные временные моменты удара 1.

Первый момент - возбуждение взрыва происходит в начале удара, когда напряжение в металле и навеске еще небольшое со слабым звуком. Второй момент - возбуждение взрыва происходит при максимальных значениях напряжения в металле и навеске с сильным звуком. Третий момент - возбуждение взрыва происходит в конце или после удара, когда напряжения в металле или навеске небольшие со слабым звуком.

Возбуждение взрыва у пироксилина возможно во все три момента удара 2.

Внешние признаки взрыва пироксилиновых порохов, состоящих практически из пироксилина, указывали на то, что их взрыв происходит при максимальных значениях напряжения в металле и навеске.

Внешние же признаки взрыва баллиститных порохов, состоящих, в основном, из коллоксилина и нитроглицерина (или диэтиленгликольдинитрата), указывали на то, что их взрыв происходит, в основном, при небольших значениях напряжения в металле и навеске в начале удара (небольшой отскок груза). Иногда бывали взрывы и в момент максимального значения напряжения в металле и навеске.

Наличие остатков навески после взрыва (выгорания) может быть подтверждением того, что процесс взрыва у баллиститных порохов может быть рассмотрен как двухвариантный. При низких параметрах удара по навеске баллиститного пороха происходит инициирование нитроглицерина или диэтиленгликольдинитрата (полностью или частично), находящегося в критических "точках", без передачи детонации коллоксилину. При высоких же параметрах удара, достаточных для инициирования коллоксилина, взрыв приводит к полному выгоранию навески.

Принимая во внимание вышеизложенное, за результат действия (чувствительность) нагрузки при ударе принимали следующие признаки: высота и масса груза, отсутствие или наличие звука (его уровень), полнота детонации (выгорания) навески.

Форсированное старение проводили при температуре: для пироксилиновых порохов - 398 К (4,5 ч нагрева имитируют 50 лет хранения), баллиститных порохов - 383 К (6,0 ч нагрева имитируют 25 лет хранения). Глубину форсированного старения образцов порохов контролировали по количеству газообразных (по давлению в датчиках установки "Вулкан") продуктов разложения. При этом принимали во внимание то, что критический параметр химической стойкости для пироксилиновых порохов составляет 220 мм рт. ст., а для баллиститных порохов - 130 мм рт. ст. Пороха, имеющие такие критические параметры по газовыделению, считаются химически нестойкими и аномальными по структуре и физико-химическим свойствам.

Исследование чувствительности пироксилинового пороха (19/1 1/4 Ш) показало, что чувствительность к удару изменяется в сторону уменьшения при повышении степени старения. Однако это уменьшение незначительно (см. таблицу 1).

Таблица 1. Сравнительные данные по чувствительности порохов различной степени "форсированного" старения при 398 К, груз массой 10 кг, высота сбрасывания 125 мм, количество ударов 25 (или 50) шт.

Характер возбуждения взрывов в пироксилиновом порохе различной степени старения остается также неизменным. Возбуждение происходит при максимальном действии груза, при этом навеска пироксилинового пороха выгорает полностью.

Изменения чувствительности баллиститных порохов различной степени их старения исследовали на трех марках: НБПл (на основе нитроглицерина и коллоксилина), НДТ-3 (на основе нитроглицерина и коллоксилина со специальными органическими добавками), ДГ-3 (на основе диэтиленгликольдинитрата и коллоксилина).

Общий анализ результатов чувствительности баллиститных порохов показывает, что наибольшей чувствительностью обладают пороха на нитроглицерине (70-100 %), меньшей - пороха на диэтиленгликолединитрате (60 %). Добавка специальных органических веществ в состав баллиститного пороха (НДТ-3) приводит к снижению чувствительности.

Характер возбуждения взрывов в баллиститных порохах отличен от характера возбуждения взрывов в пироксилиновых порохах. Для баллиститных порохов характерно возбуждение взрывов при ударе как в начальный момент удара при низких значениях напряжения (слабый звук), так и в момент максимального значения напряжения (сильный звук). Возбуждение взрывов у пороха НБПл происходит преимущественно в момент максимального напряжения удара (86 %), у пороха НДТ-3 и у пороха ДГ-3 - в момент удара при низких значениях напряжения (38-50 % и 40 %).

Для баллиститных порохов характерно также то, что после взрыва (выгорания) навеска пороха практически полностью остается. Только у пороха НБПл бывают случаи взрыва, при которых навеска полностью исчезает.

Исходя из такого многообразия признаков взрыва баллиститных порохов при ударе, анализ результатов по чувствительности проводили не только по факту взрыва, но и по его признакам.

И, наконец, о влиянии степени старения на характеристику чувствительности к удару баллиститных порохов различных марок.

Очевидным является то, что чувствительность всех марок баллиститных порохов к удару не увеличивается с ростом степени их старения. Для пороха НБПл этот показатель несколько снижается со 100 % до 92 % (при выдержке пороха в течение 12 ч, показатель химической стойкости (мм рт. ст.) при этом далек от предельного, 43 130). У пороха НДТ-3 показатель чувствительности практически не меняется: 76 % - у исходного пороха, 72 % - у пороха 6 ч выдержки и 76 % - у пороха 12 ч выдержки. Для сравнения: пороха НДТ-3 естественного хранения с разницей в сроках порядка 29 лет имеют разницу в показателе чувствительности 6 %: более "старый" порох (НДТ-3 18/1 тр.44/47А) - 76 %, а менее старый порох (НДТ-3 18/1 тр.29/76 Б) - 70 %. У пороха ДГ-3 показатель чувствительности падает с увеличением степени старения с 60 % у исходного пороха до 40 % у пороха 12 ч выдержки (при показателе стойкости 24 мм рт. ст.).

В процессе старения у баллиститных порохов меняются и признаки взрыва. У порохов НБПл и, в какой-то мере, у пороха НДТ-3 (несколько меньше через 6 ч выдержки и больше через 12 ч выдержки) увеличивается количество взрывов со слабым звуком, у пороха ДГ-3 немного увеличивается количество взрывов с сильным звуком (на 7-9 % из общего количества взрывов).

Выводы