KR960016613B1 - 탄두 및 고체로켓추진제용 폭약 - Google Patents
탄두 및 고체로켓추진제용 폭약Info
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Abstract
요약없음
Description
본 발명은 무기 과염소산염을 가진 2차폭약, 산소친화력이 높은 금속성분, 및 감감제(減惑劑)와 결합제로 이루어지는 탄두 및 고체로켓추진제용 폭약에 관한 것이다.
1971년 1월 미합중국 육군 군수사령부 발간 '엔지니어링 디자인핸드북'의 '군대의 폭약들의 폭약시리즈특성'에 헥소겐(시클로나이트), 과염소산 칼륨, 알루미늄 및 결합제로 구성된 폭약이 개시(開示)되어 있다.
유사한 폭약이 미합중국 특허 제4,042,430호에 개시되어 잇으며, 이것은 고온에 견디는 폭약에 관한 것이다. 공지된 양 폭약의 공통요소는 산화제가 화학량론 과잉량(stoichiometric excess)으로 존재하는 것이다. 결과로서, 폭발시에 과잉의 과염소산염이 파괴되어, 에너지가 소모된다. 유리(遊離)된 산소가 단지 다음에 금속과의 후반응에 수반한다. 따라서, 그 상황은 다단계 반응을 수반하므로, 에너지의 변환은 비교적 느린 프로세스이다.
본 발명은 단위 세척당 에너지함유가 높은 폭약을 제공하는 문제에 기초를 두고 있다. 이러한 점에서, 본 발명은 에너지의 변환이 매우 신속히 발생하고 또한 완료되는 폭약을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여, 2차폭약에 있어서, 산소밸런스시트(oxygen balance sheet)가 과염소산염 성분에 의하여 평형되어 이산화탄소 및 물을 생성하도록 완전히 반응한다.
폭약에 함유된 가연성분들의 완전한 반응으로 인하여 특히 충분하고 용이하게 금속에 의하여 환원될 수 있는 매우 대량의 폭발가스가 생성된다. 이것은 공지의 폭약에 비하여 실질적인 효력을 증대시킨다.
또한, 에너지의과잉은 금속의 급속한 증발을 가져오므로, 그 반응성이 실질적으로 증대된다.
특허청구의 범위 제2항에 의하면, 과염소산염은 알칼리 및 알칼리 토금속의 과염소산염이다. 이 종류의 과염소산염은 염가이고, 용이하게 입수할 수 있고, 제조하기에 용이하다.
특허청구의 범위 제3항에 의하면, 40∼50g의 과염소산 나트륨이 100g의 헥소겐(시클로나이트) 또는 옥토겐과 함께 사용된다. 과염소산 나트륨에 대한 특정의 범위로 인하여, 2차폭약과의 반응의 화학량론량의 변경없이 각 용도에 대응하는 적합한 결합제 및 감감제의 양을 제공하는 것이 가능하다.
특허청구의 범위 제4항 및 제5항에 의하면, 과염소산염은 과염소산칼륨 또는 칼슘이다. 그 흡습성(吸濕性)이 낮은 것으로 인하여 과염소산 칼륨은 처리관점에서 특히 이점을 줄 수 있다. 한편, 과염소산 칼슘은 그 고밀도 및 더 높은 특정의 산소성분으로 인하여, 효력이 증대되는 효과가 있다.
특허청구의 범위 제6항에 의하면, 폭발가스의 체적 및 에너지의 방출을 이 금속성분에 의하여 제어하고, 그 결과 이산화탄소 및 수증기가 금속에 의하여 일산화탄소 및 수소로 환원된다. 탄소 및 수소에 비하여 산소에 대한 금속의 더욱 높은 친화력으로 인하여, 조성물은 이산화탄소 및 물과 금속의 격렬한 반응을 일으킨다. 그들은 이 경우 환원되고, 상당량의 에너지가 방출된다. 이러한 방법으로 폭발가스혼합물은 추가로 가열되므로, 폭약의 폭발성능이 실질적으로 증대된다. 화학량론량의 금속성분이 폭발가스를 수소 및 이산화탄소로 환원하면, 특히 유리한 값이 얻어진다. 환원된 폭발가스체적을 가지고, 특히 대량의 열의 방출이 필요하면, 금속성분을 더 한층 증가시킴에 의하여 폭발가스가 원소인 탄소 및 수소로 환원된다.
특허청구의 범위 제7항에 의하면, 제6항보다 좀더 유리하게 전진되어 있다. 사용된 금속의 성상에 따라서, 환원효과를 위하여 25∼45중량%의 비율로 제공된다.
산소에 대한 친화력이 높다는 가정하에, 특허청구의 범위 제8항에 의하면 각종 경금속을 사용할 수 있다.
고밀도의 폭약의 경우에는, 특허청구의 범위 제9항에 의하면, 지르코늄과 같은 산소에 대한 친화력이 높은 중금속을 상응하는 것이 가능하다.
특허청구의 범위 제10항에 의하면, 에너지가 높고 비교적 밀도가 높고 염가의 로켓 추진제가 개시되어 있다. 폭약은 고체로켓추진제에 특정의 감감제와 결합제, 및 경금속이 혼합된다.
다음은 본 발명에 대한 필수의 고려사항이다.
이들은 최대 에너지를 생성하는 일반적인 폭약 또는 폭약처리법이다. 본 발명에 의한 폭약은 사용과정으로부터 발생하는 요건에 용이하게 부합될 수 있으며, 에너지함유가 공지의 폭약들의 경우보다 더 높다. 산화제를 함유하지 않은 종래의 금속함유 폭약들의 경우보다 또한 대량의 폭발가스 및 더 큰 폭풍효과도 있다.
본 발명은 특정의 감감제 및 결합제와 가능한한 경량의 금속들을 첨가함으로써, 물질의 변경값이 고체로켓추진제용으로 사용할 수도 있다.
다음의 결과는 그 구성성분이 다음의 중량%인 폭약에 관한 것이다.
폭약성분
50.2%RDX
21.2%NaClO4
25%지르코늄
3.6%결합제.
다음의 결과는 중량 15g, 직경 20mm, 높이 20mm인 폭약을 가지고 8mm 두께의 강철판위에서 시험한 것이다.
강철판은 구멍이 뚫렸고, 구멍의 직경은 7mm이었다.
금속이 함유되지 않은 공지의 폭약 HWC(94.5% 헥소겐, 4.5% 왁스 및 1% 흑연)과의 비교에서, 같은 두께의 강철판은 구멍이 뚫리지 않았다. 그 효과는 단지 식별할 수 있는 균열이 있었다.
폭약 헥살(Hexal)(70% 헥소겐, 30% 알루미늄)을 가지고 동일한 방법으로 행한 시험에서는 강철판은 구멍이 뚫리지 않았고, 균열도 또한 없었다.
다음의 조성의 폭약
36%HMX
16.9%KClO4
45%지르코늄
2.1%결합제
수중에서 폭발되었을 때, 수중폭약 SSM TR 8870(41% TNT, 30% RDX, 24%Al 및 5% 감감제)의 동일체적의 샘플보다 41.5% 더 높은 충격압력을 주었다.
금속은 폭발방식에 따라서 반응하도록 되어 있다. 그 목적을 위하여, 금속이 먼저 증발되는 것이 필요하다. 공지된 바와 같이, 알루미늄, 칼슘 및 실리콘의 증발의 열이 매우 높기 때문에, 그 목적을 이를 위하여는 높은 에너지가 필요하다. 금속이 통상의 폭약들과 혼합될때, 비교적 낮은 폭발열이 금속을 신속하게 그리고 완전히 증발되도록 하기에는 일반적으로 충분하지 않다. 또한, 그 과정은 많은 폭발열의 소비를 수반하고 금속이 연소되기 전에, 온도가 이와 같이 내려가고, 이와 같은 반응이 지연되는 결과가 된다. 따라서, 사용되는 폭약의 에너지를 증가시키는 것이 먼저 필요하다.
본 발명에 의하면, TNT, 헥소겐, 옥토겐 또는 니트로펜타와 같은 안전폭약이 용제에 의하여 다량의 과염소산염으로 성형, 용융, 혼합 또는 결합되어 평형된 산소밸런스시트, 예를 들면 16몰의 TNT+21몰의 Ca(ClO4)2또는 8몰의 헥소겐+3몰의Ca(ClO2)2를 가지고 완전연소가 달성된다.
그 기초혼합물은 금속가루와 친밀하게 혼합되고, 용융 또는 합체된다. 금속의 양은 최소한 어느 정도 이상 높으므로, 물이 수소로 환원되고, 이산화탄소가 일산화탄소로 환원된다. 더욱 환원시에, 에너지의 레벨이 증대하지만, 폭발가스의 체적은 일산화탄소가 탄소로 분해되기 때문에 감소한다. 발생된 에너지의 양은 공기중의 산소와의 후연소를 수반하지 않고 매우 높다.
고열작용을 가진 폭약이 형성되면, 폭발가스의 체적이 매우 낮아도, 상기 TNT/Ca(ClO4)2의 혼합물이 비중 2.67g/cm3으로 37.6% Al, 62.4% Ca(ClO4)2의 혼합물과 혼합될 수 있다. 이 경우 에너지레벨은 31.4MH/dm31/2이다.
에너지가 높은 고체로켓추진제는, 특히 과염소산암모늄 함유혼합물의 감감제에 의하여 제공된다.
Claims (10)
- 무기 과염소산염을 가진 2차폭약, 산소친화력이 높은 금속성분, 및 감감제(減惑劑)와 결합제로 이루어지는 탄두 및 고체로켓추진제용 폭약에 있어서, 상기 2차폭약에 있어서, 산소밸런스시트가 과염소산염 성분에 의하여 평형되어 이산화탄소 및 물을 생성하도록 완전히 반응하는 것을 특징으로 하는 탄두 및 고체로켓추진제용 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 사용된 과염소산염은 알칼리 및 알칼리토금속의 과염소산염인 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 100g의 헥소겐 또는 옥토겐과 함께, 40∼45g의 과염소산나트륨과 대응량의 결합제 및 감감제를 함유하거나, 또는 100g의 TNT와 함께 140∼150g의 NaClO4를 함유하는 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 사용된 과염소산염은 과염소산 리튬, 칼륨 또는 칼슘인 것을 특징으로하는 폭약.
- 제3항에 있어서, 100g의 헥소겐 또는 옥토겐과 함께, 40∼45g의 과염소산칼슘과 대응량의 결합제 및 감감제를 함유하는 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 금속성분에 있거나, 폭발가스의 체적 및 에너지의 방출을 제어하여 이산화탄소 및 수증기가 금속에 의하여 일산화탄소 및 수소 또는 선택적으로 탄소 및 수소로 환원되는 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 각 금속의 성상에 따라서, 상기 폭약은 25∼45중량%의 금속성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 금속은 실리콘, 마그네슘, 칼슘, 알미늄 또는 그들로 구성된 혼합물 또는 합금인 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 금속은 아연, 망간, 티타늄, 지르코늄 또는 그들로 구성된 혼합물 또는 합금인 것을 특징으로 하는 폭약.
- 제1항에 있어서, 상기 폭약은 고체로켓추진제에 특정의 감감제와 결합제, 및 경금속과 그들의 혼합물 또는 함유하는 것을 특징으로 하는 고체로켓 추진제용 폭약.
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