RU2284448C1 - Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф - Google Patents
Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284448C1 RU2284448C1 RU2005113225/02A RU2005113225A RU2284448C1 RU 2284448 C1 RU2284448 C1 RU 2284448C1 RU 2005113225/02 A RU2005113225/02 A RU 2005113225/02A RU 2005113225 A RU2005113225 A RU 2005113225A RU 2284448 C1 RU2284448 C1 RU 2284448C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction mixture
- catastrophes
- aluminum
- ionized
- detonator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области имитации условий, сопутствующих техногенным и естественным катастрофам. Предложен способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий техногенных и естественных катастроф, включающий осуществление взрывчатого превращения реакционной смеси путем помещения реакционной смеси в корпус с детонатором и подачи начального импульса от детонатора на реакционную смесь. В качестве реакционной смеси используют нитраты и/или перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 10-70 мас.% в смеси с магнием или алюминием, или алюминиево-магниевым сплавом, или титаном, или кремнием, или их сочетаниями в количестве 30-90 мас.%. В качестве материала корпуса используют или катаную бумагу, или пластик, или алюминиевые сплавы, или сталь. Предложенный способ позволяет воспроизвести совокупность химических и электрофизических факторов, сопровождающих техногенные катастрофы для исследования последствий воздействия катастроф в различных средах на земле или околоземном пространстве и разработки способов защиты от их проявлений. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва и может быть использовано для имитации условий, сопутствующих техногенным и естественным катастрофам, и исследования последствий их воздействия на окружающую среду.
Многообразие катастрофических явлений на земле и в космосе, таких как взрывы ракет, вулканические явления, сгорание метеоритов, взрывы ядерных реакторов и др., сопровождается формированием высокотемпературных газодисперсных образований. Помимо окислов азота, углерода, хлорилов щелочных и щелочноземельных металлов, титана, кремния и ионов перечисленных веществ и входящих в их состав элементов могут формироваться и более сложные по строению производные перечисленных элементов. Перечисленные катастрофические явления сопровождаются также и образованием плазмы. Катастрофы вызывают пожары, приводят к механическим разрушениям, нарушениям радио-, телевизионной и оптической связи. Наибольшее влияние на качество связи оказывают содержащиеся в газодиспереных образованиях ионизированные вещества и концентрация электронов в них. Качество связи также в значительной степени зависит от количества и размеров конденсированных ионизированных частиц, формирующих аэрозольные образования. В этой связи разработка методов получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов с определенным составом и дисперсностью является весьма актуальной задачей.
Широко известно применение способа получения пиротехнических пламен в зажигательных, осветительных, трассирующих и др. устройствах, основанного на послойном сжигании смесей нитратов или перхлоратов щелочных или щелочноземельных металлов с металлическими горючими: магнием, алюминием, их сплавами, титаном, кремнием. Характерным режимом химического превращения известных систем является стационарное или взрывное горение, которое отличается от детонационного превращения взрывчатых веществ. Известные способы получения целевых продуктов в волне горения ориентированы на синтез весьма ограниченного количества низкотемпературных веществ (статья Шидловский А.А. В сб. "Процессы горения в химической технологии и металлургии". Черноголовка, 1975, стр.82). Для горения характерны низкие значения давления (до 100 атм) и температур (до 3500°К) и, следовательно, отсутствие условий для формирования значительных концентраций высокотемпературных продуктов сгорания.
Ионизированные атомы и молекулы в продуктах горения вследствие низких температур процесса или полностью отсутствуют, или могут присутствовать в весьма незначительных количествах. Ряд простых высокотемпературных продуктов горения типа карбидов и нитридов металлов могут быть получены при организации процесса горения в жаропрочных корпусах камер, в условиях наддува газообразных веществ, создающих давление в сотни атмосфер, и при условии обеспечения предварительного прогрева реакционной смеси и заданных режимах охлаждения прореагировавших компонентов. Такой способ получения высокотемпературных продуктов горения получил название самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). К недостаткам СВС метода относятся невозможность получения широкого спектра сочетаний высокотемпературных конденсированных и газообразных продуктов, отсутствие ионизированных веществ в продуктах синтеза, необходимость создания условий, воспроизводимых только в производственных помещениях.
Таким образом, известные способы, основанные на организации процессов горения, на обеспечивают возможность получения сочетаний высокотемпературных конденсированных газообразных и ионизированных веществ, характерных для техногенных катастроф.
Наиболее близок к сущности предлагаемого изобретения получивший широкое распространение в последнее время метод взрывного синтеза, используемый для получения продуктов определенного состава, например искусственных алмазов и нитрида бора. Подробная библиография указанных методов и описание технологии дано в книге "Физика взрыва". / Под ред. Л.П.Орленко - Изд. 3-е переработанное в 2 т. Т.2 - М., ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 656 с. - ISBH5 - 9221 - 0220 - 6, стр.579.
Взрывной синтез осуществляется инициированием детонатором детонации в корпусах металлических камер смесей графита или нитрида бора с тротилом или тротилом, смешанным с гексогеном. Процесс осуществляется в корпусах металлических камер. Количество конденсированных частиц, образующееся при реализации указанного метода, не превышает 20%. Они состоят из углерода, ультрадисперсного алмаза или углерода и нитрида бора. Температура взрывного синтеза достигает 4000°К. Средний размер частиц конденсированной фазы составляет ~ 5 нм. Для охлаждения и сохранения образовавшихся алмазов корпуса камер заполняют инертными газами. По имеющимся данным концентрация электронов при детонации индивидуальных ВВ составляет 1·1010÷1·1015 см-3, что существенно выше, чем при синтезе веществ в режиме горения.
Недостатками известного способа взрывного синтеза являются незначительный выход конденсированной фазы, невозможность изменять в широких пределах химический и дисперсный состав продуктов синтеза.
Таким образом, известные способы синтеза, основанные на горении, и известный способ взрывного синтеза не позволяют воспроизвести совокупность химических и электрофизических факторов, сопровождающих техногенные катастрофы. Для их осуществления необходимы строго контролируемые производственные условия.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва, позволяющего имитировать условия, сопутствующие техногенным и естественным катастрофам.
Поставленная задача решается созданием способа получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва, включающего осуществление взрывчатого превращения, отличающегося тем, что взрывчатое превращение реакционной смеси осуществляют путем помещения реакционной смеси в корпус с детонатором и подачи начального импульса от детонатора на реакционную смесь, в качестве реакционной смеси используют нитраты и/или перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 10-70 мас.%, в смеси с магнием, или алюминием, или алюминиево-магниевым сплавом, или титаном, или кремнием, или их сочетаниями в количестве 30-90 мас.%, при этом в качестве материала корпуса используют или катаную бумагу, или пластик, или алюминиевые сплавы, или сталь.
Для достижения максимального выхода высокотемпературных ионизированных продуктов в крупногабаритных корпусах начальный импульс для синтеза формируют от совместного действия детонатора и дополнительного разрывного заряда, который также размещают в корпусе.
В качестве дополнительного инструмента управления дисперсностью конденсированной фазы в реакционную смесь могут вводиться горючесвязующие вещества.
Основным отличием разработанного метода от способа взрывного синтеза является:
- использование в качестве реакционной смеси отдельных видов или сочетания нитратов и/или перхлоратов щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 10-70 мас.% в смеси с магнием, или алюминием, или алюминиево-магниевым сплавом, или титаном, или кремнием, или их сочетаниями в количестве 30-90 мас.%, не способных детонировать при отсутствии корпуса;
- использование материалов корпусов для управления дисперсным составом конденсированной фазы;
- использование в качестве дополнительного инструмента управления дисперсностью конденсированной фазы продуктов реакции горючесвязующих веществ.
Инициирование реакций при осуществлении данного способа в смесях компонентов, традиционно используемых в режиме горения, от детонационного импульса приводит к формированию смешанных режимов химических превращений в реакционной смеси, сочетающих детонацию и взрывное горение (дефлаграцию), а именно реализацию синтеза в детонационно-дефлаграционном режиме, обеспечивающем характерные для детонации давления в десятки килобар в реакционной смеси и длительность протекания реакции, на порядки превосходящую характерные для режимов детонации. Такие условия обеспечивают как возможность получения многих видов высокотемпературных продуктов в процессе синтеза, так и высокие степени их ионизации и выхода электронов.
Установлено, что регулирование дисперсного состава продуктов реакции можно осуществлять применением в качестве материалов корпусов катаного картона или пластика, или алюминиевых сплавов, или стали. Дополнительные возможности для регулирования дисперсности конденсированных продуктов могут быть реализованы введением в реакционную смесь горючесвязующих веществ, таких как органические или фторорганические, или силиконовые полимеры, или каучуки, или минеральные масла, или парафины, или стеарины, которые вводят в смесь за счет неорганического окислителя.
Реакционная смесь может применяться в порошкообразном состоянии или в виде таблеток.
Примеры выполнения данного способа и сравнительные данные о характеристиках основных продуктов реакции, полученных предложенным способом, представлены в таблице.
Кроме представленных в таблице продуктов реакции во время опытов, в которых в качестве окислителей использовали нитраты щелочных или щелочноземельных металлов, получены в значительных количествах окислы азота, а в опытах, в которых в качестве горючесвязующих применяли органические полимеры, получены окислы углерода.
Использование нитратов и/или перхлоратов щелочных или щелочноземельных металлов или их смесей в сочетании с отдельными металлическими горючими или кремнием, или со смесями перечисленных горючих веществ в указанных в материалах заявки соотношениях обеспечивает возможность получения в полевых условиях разнообразных сочетаний высокотемпературных продуктов синтеза и позволяет регулировать концентрацию заряженных частиц в плазме и интенсивность свечения продуктов синтеза.
Как следует из данных, представленных в таблице, разработанный способ позволяет, используя сравнительно простое сочетание технологических приемов, таких как инициирование детонационным импульсом и осуществление взрывчатого превращения реакционной смеси заданного состава, состоящей из отдельных видов или сочетаний нитратов и/или перхлоратов щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 10-70% в смеси с магнием, или алюминием, или титаном, или кремнием, или их сочетаниями в количестве 30-90%, использование различных материалов корпусов, таких как катаный картон, пластик, алюминиевые сплавы или сталь, получать определенную совокупность продуктов с заданным химическим составом и дисперсностью и регулировать концентрацию в плазме электронов и ионов и тем самым воспроизводить разнообразие условий, сопутствующих техногенным и естественным катастрофам в приземном слое и околоземном пространстве.
Применение разработанного способа позволяет исследовать последствия воздействия катастроф в различных средах на земле или околоземном пространстве и разрабатывать способы защиты от их проявлений.
Claims (3)
1. Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий техногенных и естественных катастроф, включающий осуществление взрывчатого превращения реакционной смеси, отличающийся тем, что взрывчатое превращение реакционной смеси осуществляют путем помещения реакционной смеси в корпус с детонатором и подачи начального импульса от детонатора на реакционную смесь, в качестве реакционной смеси используют нитраты и/или перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 10-70 мас.% в смеси с магнием, или алюминием, или алюминиево-магниевым сплавом, или титаном, или кремнием, или их сочетаниями в количестве 30-90 мас.%, при этом в качестве материала корпуса используют или катаную бумагу, или пластик, или алюминиевые сплавы, или сталь.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу от детонатора начального импульса на реакционную смесь осуществляют с дополнительным зарядом взрывчатого вещества.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в реакционную смесь вводят горюче-связующие вещества.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005113225/02A RU2284448C1 (ru) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005113225/02A RU2284448C1 (ru) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2284448C1 true RU2284448C1 (ru) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005113225/02A RU2284448C1 (ru) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2284448C1 (ru) |
-
2005
- 2005-05-04 RU RU2005113225/02A patent/RU2284448C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
АНДРЕЕВ К.К., БЕЛЯЕВ А.Ф. Теория взрывчатых веществ. - М.: Оборонгиз, 1960, с.193-201. * |
Физика взрыва. /Под. ред. Л.П.ОРЛЕНКО, изд. 3-е переработанное, т.2, ФИЗМАТЛИТ, 2002, с.579. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gaurav et al. | Effect of mechanical activation of high specific surface area aluminium with PTFE on composite solid propellant | |
Weismiller et al. | Dependence of flame propagation on pressure and pressurizing gas for an Al/CuO nanoscale thermite | |
Sebastiao et al. | Recent developments in the field of energetic ionic liquids | |
Mehta et al. | Primary explosives | |
Türker | Thermobaric and enhanced blast explosives (TBX and EBX) | |
Khasainov et al. | Comparison of Performance of Fast‐Reacting Nanothermites and Primary Explosives | |
WO2009079758A1 (en) | Method for creating diamonds via detonation by utilizing explosive formulation with a positive to neutal oxygen balance | |
Cudziło et al. | Effect of Titanium and Zirconium Hydrides on the Detonation Heat of RDX‐based Explosives–A Comparison to Aluminium | |
Walley et al. | Response of thermites to dynamic high pressure and shear | |
Gromov et al. | Characterization of Aluminum Powders: IV. Effect of Nanometals on the Combustion of Aluminized Ammonium Nitrate‐Based Solid Propellants | |
Yang et al. | On the combustion mechanisms of ZrH 2 in double-base propellant | |
Cudziło et al. | Effect of Titanium and Zirconium Hydrides on the Parameters of Confined Explosions of RDX‐Based Explosives–A Comparison to Aluminium | |
Yang | Effects of fuel particle size and impurity on solid-to-solid pyrotechnic reaction rate | |
Yao et al. | Effects of MgH2/Mg (BH4) 2 powders on the mechanical sensitivity of conventional explosive compounds | |
Li et al. | Hybrid composites based on Al/CuO nanothermites and tetraamminecopper perchlorate for high-performance energetic materials | |
RU2284448C1 (ru) | Способ получения высокотемпературных конденсированных, газообразных и ионизированных продуктов взрыва для имитации условий естественных и техногенных катастроф | |
US5353708A (en) | Method for production of ultradispersed diamond | |
Ghorpade et al. | Study of burn rate suppressants in AP‐based composite propellants | |
Yao et al. | Effect of Nano‐Magnesium Hydride on the Thermal Decomposition Behaviors of RDX | |
Koch et al. | Analysis of the explosive properties of tetrasulfur tetranitride, s4n4 | |
Tursynbek et al. | Combustion Study of Gas-Generating Compositions with Carbon Powder Additives | |
Arkhipov et al. | Effect of aluminum-boron powders mechanical mixtures on the combustion of high-energy materials at subatmospheric pressures | |
Eidelman et al. | Synthesis of nanoscale materials using detonation of solid explosives | |
Osborne | The effects of fuel particle size on the reaction of Al/Teflon mixtures | |
Chavez et al. | Synthesis and combustion characteristics of novel high-nitrogen materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100716 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL: 24-2010 FOR TAG: (73) |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130117 |