Критерий безопасности водосодержащих составов на основе мощных взрывчатых веществ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Аполенис, Алексей Владимирович

• Аполенис, Алексей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Аполенис, Алексей Владимирович

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

Глава 2. Чувствительность к удару.

2.1. Определение частости взрывов по ГОСТ 4545-88.

2.2. Определение нижнего предела чувствительности к удару по

ГОСТ 4545-88.

2.3. Определение нижнего предела чувствительности к удару по методике «Критических энергий инициирования взрыва».

Глава 3. Детонационные характеристики.

3.1. Детонационная способность.

3.2. Чувствительность к инициирующему импульсу.

Глава 4. Обсуждение результатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Критерий безопасности водосодержащих составов на основе мощных взрывчатых веществ»

Актуальность темы. В связи с выполнением Федеральной целевой программы «Промышленная утилизация вооружения и военной техники», которая предусматривает переработку взрывчатых веществ (ВВ), полученных при расснаряжении боеприпасов во взрывчатые составы для использования в I горной промышленности, необходимо изучить безопасность этих составов при изготовлении, использовании и перевозке. К настоящему времени степень опасности этих составов практически не изучена.

Цель и задачи работы. Целью работы являлась разработка методики оценки безопасности высокопластичных гетерогенных систем, содержащих мощные ВВ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: изучено влияние содержания водосодержащих матриц различного состава на чувствительность к удару мощных ВВ по ГОСТ 4545-88 и методу «Критических энергий инициирования взрыва ударом»; определено влияние содержания водосодержащих матриц различного состава на детонационные характеристики мощных ВВ (критический диаметр детонации, скорость детонации и чувствительность к инициирующему импульсу);

Рассчитан критерий безопасности исследуемых систем и сопоставлен со значениями критерия безопасности основных ВВ опорного ряда.

Научная новизна. Показано, что испытания на чувствительность к удару по ГОСТ не позволяют адекватно оценить степень опасности высокопластичных гетерогенных систем, содержащих мощные ВВ. Результаты определения чувствительности к удару по методу «Критических энергий» и детонационной способности позволяют рассчитать критерий безопасности исследуемых систем. Полученный критерий при сопоставлении его со значениями критерия взрывоопасности основных ВВ опорного ряда позволяет оценить действительную степень опасности конкретного состава. С помощью рентгенографического анализа было установлено, что при взрыве на копре составов, содержащих мощное ВВ и алюминий, образуется неизвестная ранее модификация оксида алюминия.

Практическая полезность. Результаты исследований чувствительности к удару и детонационных параметров исследуемых составов позволяют рекомендовать рецептуры высокоэффективных промышленных составов на I основе утилизируемых мощных ВВ, отвечающих основным требованиям по взрывобезопасности при изготовлении, перевозке, хранении и использовании.

Настоящая работа является продолжением исследований водосодержащих взрывчатых составов, проводимых на кафедре Надежности и безопасности технологических процессов РХТУ им. Д.И. Менделеева под руководством профессора Кондрикова Б.Н.

Диссертация состоит из трех основных разделов - литературного обзора, по водосодержащим взрывчатым составам, экспериментальной части и обсуждения результатов. Завершают диссертацию выводы и рекомендации.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доценту Анникову В.Э., а также профессору д.ф-м.н. Дубовику А.В. за ценные советы в процессе работы и с.н.с. Цвигунову А.Н. за проведение рентгенографического анализа алюмосодержащих продуктов взрыва.

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Аполенис, Алексей Владимирович

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Изучено влияние содержания матриц на чувствительность к удару составов на основе гексогена и смесей на его основе. В качестве матриц использовали гелеобразный раствор и водоэмульсионную матрицу. В соответствии с ГОСТ 4545-88 определено влияние содержания матриц на частость взрывов в приборе № 1 и нижний предел чувствительности к удару в приборе № 2.

На основании этих исследований установлено:

Зависимость частости взрывов от содержания матрицы имеет сложный вид. Во всех случаях при малом содержании матрицы наблюдается минимальное значение частости взрывов. При увеличении содержания матрицы частость взрывов резко возрастает, а затем монотонно снижается. Такой сложный характер зависимости не может характеризовать степень опасности при обращении, а связан с особенностями структурой течения смеси в приборе № 1 и реологическими характеристиками матриц;

Испытания на нижний предел чувствительности к удару по ГОСТ - в приборе № 2 показали, что зависимость также имеет сложный вид, зависящий от реологических характеристик матриц, и не может характеризовать в полной мере чувствительность к механическим воздействиям исследуемых систем. Такой характер связан с тем, что испытания проводятся при одинаковой массе (толщине слоя) навески.

2. Определено влияние содержания матриц на чувствительность к удару исследуемых систем по методу «Критических энергий возбуждения взрыва ударом», учитывающего толщину слоя смеси.

На основании этих исследований установлено: Зависимость критической энергии от содержания матрицы имеет монотонный вид. На зависимости отсутствуют экстремумы, свидетельствующие о резком изменении чувствительности смесей к удару. Значения критической энергии для составов на основе A-IX-2 с гелеобразным раствором и с водоэмульсионной матрицей близки и определяются в основном содержанием ВВ. Полученные результаты свидетельствует о том, что методика «Критических энергий» позволяет наиболее объективно оценить степень опасности исследуемых систем при обращении.

Чувствительность к удару для составов на основе гексогена с алюминием (A-IX-2) при содержании гелеобразного раствора более 40 % выше, чем для составов, не содержащих алюминий. Возможно, это связано с тем, что алюминий при большом содержании раствора окислителей начинает реагировать с продуктами взрыва, тем самым, повышая чувствительность к удару.

Возможность реагирования алюминия при ударе была показана для смесей октогена с алюминием. При рентгенографическом анализе продуктов взрыва смесей было обнаружено, что при взрыве образуется алюминат железа с параметром элементарной ячейки а — 8,090(4) А и катионно-дефектный алюминат железа Feo.sAb^C^ с а = 8,002 А, а также ранее неизвестная модификация оксида алюминия.

3. Определено влияние содержания гелеобразной и водоэмульсионной матриц на детонационную способность составов на основе A-IX-2. Критический диаметр детонации этих составов при увеличении содержания матрицы монотонно возрастает, при этом для составов на основе водоэмульсионной матрицы, содержащей окислитель и горючее, детонационная способность выше, чем для составов на основе гелеобразного раствора, содержащего только окислители.

4. Для оценки степени опасности исследуемых систем был использован критерий взрывоопасности, учитывающий механическую чувствительность и детонационные характеристики составов.

Для составов на основе A-IX-2, содержащих гелеобразный раствор во всем изученном интервале был рассчитан данный критерий. Показано, что при увеличении содержания матрицы критерий взрывоопасности монотонно снижается. Полученная зависимость критерия взрывоопасности от содержания матрицы была сопоставлена со значениями критерия основных ВВ опорного ряда. Указанное сопоставление позволяет оценить действительную степень опасности конкретного состава.

5. Результаты исследований, полученные в настоящей работе, позволяют определить и рекомендовать рецептуру промышленных составов на основе утилизируемых мощных ВВ, отвечающих требованиям по безопасности и эффективности для взрывных работ в горной промышленности, а также предложить технологию изготовления, обеспечивающую высокий уровень безопасности.

6. Ориентировочная оценка себестоимости предлагаемых составов и изделий на их основе показала, что в сравнении с аналогичными современными промышленными ВВ предлагаемая продукция является конкурентно способной.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Аполенис, Алексей Владимирович, 2009 год

1. Михайлов Ю.М. Анализ состояния работ по утилизации обычных видов боеприпасов на предприятиях ОПК / Ю.М. Михайлов // Сб. докл. Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов. — 2007. С.З-б.

2. Мацеевич Б.В. Расснаряжение артиллерийских снарядов среднего калибра гидродинамическим методом и получение состава Г-2У / Б.В. Мацеевич, В.П. Глинский, Е.М. Свиридов // Там же. С.60-64.

3. Карелин В.А. Установка гидрокавитационного расснаряжения боеприпасов и регенерация взрывчатых веществ // В.А. Карелин, Г.В. Кирий, В.Ю. Мелишко. RU 2195630. 2002.

4. Мардасов О.Ф. Результаты отработки технологии изготовления патронированных зарядов из Эмульсена-Гш на ФГУП ДВПО «Восход» / О.Ф. Мардасов, Н.К. Шалыгин, А.А. Бабинцев // Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов, 19-21 сентября, 2007 г.

5. Ерушев А.Н. Пятнадцатилетний опыт работы в области комплексной утилизации обычных видов боеприпасов / А.Н. Ерушев, В.Ю. Шестопалов // Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов, 19-21 сентября, 2007 г.

6. Ибрагимов А.А. Опыт утилизации гексогенсодержащих боеприпасов на ФКП «Авангард» / А.А. Ибрагимов, Р.А. Ибрагимов, В.А. Горбачев // Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов, 19-21 сентября, 2007 г.

7. Патент: RU 2203258 С2. В о до содержащий взрывчатый состав и его варианты.

8. Андреев К.К. К теории антигризутности / К.К. Андреев, А.П. Глазкова // Докл. АН СССР. 1952. - Т. 86, № 4. С. 801-803.

9. Андреев К.К. О влиянии некоторых добавок на горение аммиачной селитры/ К.К. Андреев, А.П. Глазкова // Теория взрывчатых веществ. М.: Высшая школа.- 1967.- С. 314-321.

10. Андреев К.К. О горении динамонов и амматола / К.К. Андреев, А.П. Глазкова // Теория взрывчатых веществ. М.: Высшая школа. - 1967. - С. 321328.

11. Глазкова А.П. О причинах выгорания предохранительных ВВ / А.П. Глазкова, В.К. Боболев // Взрывное дело: № 60/17. М.: Недра. - 1966. - С. 520.

12. Бахаревич Н.С. Изучение снижения горючести предохранительных ВВ / Н.С. Бахаревич, В.А. Гелин // Взрывное дело: № 68/25. М.: Недра. - 1970. - С. 271-279.

13. Глазкова А.П. Катализ горения взрывчатых веществ / А.П. Глазкова М.: Наука, 1967.-С. 263.

14. Анников В.Э. Влияние воды, углекислого аммония и некоторых других добавок на горение взрывчатых веществ / В.Э. Анников, Б.Н. Кондриков, Н.А. Полякова // Физика горения и взрыва. 1969. - Т. 5, № 1. - С. 60-67.

15. Андреев К.К. Термическое разложение и горение ВВ / К.К. Андреев М.: Наука, 1966.

16. Егоршев В.Ю. Горение водонаполненных взрывчатых смесей / В.Ю. Егоршев, Б.Н. Кондриков, О.И. Яковлева // Физика горения и взрыва. 1991. -т. 27, №5.-С. 56-63.

17. Анников В.Э. Свойства и безопасность водонаполненных взрывчатых систем / В.Э. Анников, Б.Н. Кондриков, Н.И. Акинин, Г.Д. Козак // Вопросы надежности и безопасности технологических процессов. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2006. - С. 5-26.

18. Кондриков Б.Н. Изучение воспламеняемости предохранительных ВВ в присутствии угля / Б.Н. Кондриков, Г.Д. Козак, В.П. Лукшин // Взрывное дело: № 72/29. М.: Недра. - 1973. - С. 217-225.

19. Кондриков Б.Н. Об одном методе определения воспламеняемости ВВ / Б.Н. Кондриков, Г.Д. Козак, В.П. Лукшин // Взрывное дело: № 65/25. М.: Недра. -1970.-С. 139-149.

20. Кондриков Б.Н. Воспламенение и теплообмен в манометрической бомбе / Б.Н. Кондриков, Г.Д. Козак, A.JI. Черных // Вопросы теории взрывчатых веществ: Тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева. 1974. - Вып. 83. - С. 79-88.

21. Апин А.Я. К вопросу о взрывном горении ВВ / А.Я. Апин // Научно-исследовательские работы химических институтов и лабораторий за 1945 г. -Изд. АН СССР. 1947.

22. Апин А.Я. Роль наполнителей при детонации ВВ и порохов / А.Я. Апин // Физика взрыва. 1953. - № 2. - Изд. АН СССР.

23. Сытый Н.М. Изв. Киргизского филиала АН СССР. 2-3, 1945, С. 48.

24. Апин А.Я. О критическом диаметре зарядов ВВ и скорости детонации гексогена / А.Я. Апин, Н.Ф. Велина // Взрывное дело: № 63/20. М.: Недра. -1967.-С. 8.

25. Апин А.Я. О детонации наполненных взрывчатых веществ / А.Я. Апин, Н.Ф. Велина. ДАН СССР. - 1966, Т. 171, №2, С. 399-402.

26. Б.В. Иоффе. Канд. дисс. МХТИ им. Д.И. Менделеева, М., 1972.

27. Щетинин В.Г. Оценка механической чувствительности твердых взрывчатых веществ по методу разрушающейся оболочки / В.Г. Щетинин // Физика горения и взрыва. 1999.-т. 35, №2.-С. 116-121.

28. Кондриков Б.Н. Сравнительный анализ методов определения чувствительности твердых взрывчатых веществ к механическим воздействиям / Б.Н. Кондриков // Взрывчатые материалы и пиротехника, ЦНИИНТИКПК, выпуск 7-8(238-239). 1994. - С. 12-25.

29. Дубовик А.В. Чувствительность к удару и детонационная способность вязкотекучих взрывчатых систем / А.В. Дубовик // М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006.-214с.

30. Афанасьев Г.Т. Инициирование твердых взрывчатых веществ ударом / Г.Т. Афанасьев, В.К. Боболев // М.: Наука, 1968.

31. Дубовик А.В. Методология исследования чувствительности энергоемких материалов к механическим воздействиям / А.В. Дубовик // М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. 44 с.

32. Афанасьев Г.Т. ИХФ АН. Чувствительность ВВ к механическим воздействиям и способы флегматизации / Г.Т. Афанасьев, В.К. Боболев, И.А. Карпухин // Взрывное дело, Промышленные ВВ: № 52/9. Госгортехиздат. — 1963.-С. 5-10.

33. Дубовик А.В. Инициирование ударом пастообразных взрывчатых материалов / А.В. Дубовик // Химическая физика. 2005. - т. 24, №8. - С. 80-91.

34. Холево Н.А. Чувствительность взрывчатых веществ к удару / Н.А. Холево // М.: Машиностроение 1974.

35. Логинов Н.П. Самарский государственный технический университет. Эффективность действия флегматизаторов во взрывчатых составах при механических нагрузках / Н.П. Логинов, С.Н. Суркова // Физика горения и взрыва. 2006. - т. 42, №1. - С. 100-105.

36. ГОСТ 4545 88. Вещества взрывчатые бризантные. Методы определения характеристик чувствительности к удару.

37. Бабайцев И.В. Давление детонации смесей взрывчатых веществ с инертной добавкой / И.В. Бабайцев, Ю.Н. Панарин, В.Ф. Тышевич // Взрывное дело: № 72/29. М.: Недра. 1973. - С. 20-24.

38. Пепекин В.И. Теплоты взрывчатого разложения индивидуальных ВВ / В.И. Пепекин, М.Н. Махов, Ю.А. Лебедев // Докл. АН СССР. 1977. Т. 232, № 4. С.112.

39. Shock and detonation general kinetics and thermodynamics in reactive systems computer package / Sumin A.I., Gamezo V.N., Kondrikov B.N., Raikova V.M. //

40. Trans, of the 11-th (Int) Detonation Symposium. Snowmass, Colorado, USA. August 31-September 4, 1998.