RU2622127C1 - Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел - Google Patents

Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел Download PDF

Info

Publication number
RU2622127C1
RU2622127C1 RU2016111989A RU2016111989A RU2622127C1 RU 2622127 C1 RU2622127 C1 RU 2622127C1 RU 2016111989 A RU2016111989 A RU 2016111989A RU 2016111989 A RU2016111989 A RU 2016111989A RU 2622127 C1 RU2622127 C1 RU 2622127C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
charges
iron oxide
thermal
thermal destruction
Prior art date
Application number
RU2016111989A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Борисович Лившиц
Азат Шамилович Мингазов
Петр Владимирович Порхачев
Татьяна Вилиновна Пономарёва
Алексей Иванович Сидоров
Ильнар Абдуллович Абдуллин
Константин Валентинович Микрюков
Вячеслав Валентинович Емельянов
Original Assignee
Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" filed Critical Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева"
Priority to RU2016111989A priority Critical patent/RU2622127C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2622127C1 publication Critical patent/RU2622127C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/04Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
    • C06B45/06Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C37/00Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/16Other methods or devices for dislodging with or without loading by fire-setting or by similar methods based on a heat effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42DBLASTING
    • F42D3/00Particular applications of blasting techniques
    • F42D3/02Particular applications of blasting techniques for demolition of tall structures, e.g. chimney stacks

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к высококалорийным пиротехническим составам, уплотненные заряды из которых предназначены для использования в технологии разрушения сооружений из бетона, железобетона, кирпича и раскалывания природных глыб без применения взрывчатых веществ. Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел содержит, мас.%: порошок алюминия 22-32, оксид железа 54-60, синтетический каучук 5-6 в качестве связующего, фторопласт-4 2-3 и фторкаучук СКФ-32 2-3, при этом порошки термической основы состава алюминия и оксида железа ограничены размером в диапазоне 20-50 мкм. Введение в пиротехнический состав галогенсодержащих компонентов (фторопласта и фторкаучука) обеспечило активацию горения уплотненных зарядов из него при улучшении воспламеняемости и стабильном горении для безопасного быстродействия по тепловому разрушению твердых тел. Решение обеспечивает технологичность составу при изготовлении протяженных зарядов и повысило их функциональность при использовании по назначению. 1 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к высококалорийным пиротехническим составам, уплотненные заряды из которых предназначены для использования в технологии разрушения сооружений из бетона, железобетона, кирпича и раскалывания природных глыб без применения взрывчатых веществ.
Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав по патенту RU 2559240 C1, Е21С 37/16, С06В 33/00, 2014 г., который содержит смесь порошков алюминиево-магниевого сплава, оксида железа или железной окалины и органического горючего связующего - раствор канифоли в веретенном масле, при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
порошок алюминиево-магниевого сплава 29-36
железная окалина или оксид железа 62-67
раствор канифоли в веретенном масле 2-4
Описанный пиротехнический состав пригоден для заданного гранулирования и последующего поэтапного вибрационного формования в протяженный гибкий заряд, устанавливаемый в шпурах, где осуществляется тепловое разрушение твердых материалов и пород без выброса отколовшихся кусков.
Недостатком этого состава является сложная многостадийная технология поэтапного изготовления протяженных зарядов частями, которые последовательно соединяются между собой, что ограничивает продольную механическую устойчивость.
Кроме того, заряд при горении крошится из-за термической нестойкости связующего, заметно снижая тепловую нагрузку на разрушаемый материал, ухудшая тем самым эффективность работ.
Более совершенным является пиротехнический состав для теплового разрушения твердых тел по патенту RU 2457328 C1, Е21С 37/00, 2011 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.
Известный пиротехнический состав для зарядов, устанавливаемых в шпурах, горение которого обеспечивает экзотермическое бездетонационное разрушение твердых тел при импульсном термическом нагружении, выполнен из смеси, включающей металлическое горючее (алюминий, магний, их сплавы), оксид железа или железную окалину и в качестве связующего - синтетический каучук, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминий 20-32
оксид железа 64-75
синтетический каучук 3-6.
За счет продолжительного локального высокотемпературного (1800-3000°С) воздействия на твердые строительные и природные материалы, развиваемого при термическом разложении заряда в шпуре, происходит бездетонационное их разрушение при минимальных выбросах породы и газов.
Инициирование горения приготовленной из этого пиротехнического состава смеси, заполняющей шпуры, осуществляется от штатных средств воспламенения, включая термитную спичку.
Продолжением указанных достоинств известного пиротехнического состава являются присущие недостатки, в частности использование в форме смеси, приготовленной на месте горных или строительных работ, что требует организации специального производства.
В известном составе не сбалансировано соотношение компонентов термической основы, где имеется значительный избыток окислителя, что определяет неудовлетворительную теплотворную способность при дефиците металлического горючего, следствием чего является низкая эффективность действия по назначению.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является модернизация пиротехнического состава, пригодного для формования протяженных гибких зарядов под диаметр шпуров, изготавливаемых на специализированном производстве и характеризующихся повышенной эффективностью действия по назначению после складского хранения.
Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел, включающий порошок алюминия, оксид железа и синтетический каучук в качестве связующего, согласно изобретению дополнительно содержит фторопласт-4 и фторкаучук марки СКФ-32 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминиевый порошок 22-32
оксид железа 54-60
фторопласт-4 2-3
фторкаучук СКФ-32 7-9
каучук синтетический 5-6,
причем порошки термической основы состава алюминия и оксида железа ограничены размером в диапазоне 20-50 мкм.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили технологичность составу при изготовлении протяженных зарядов и повысили их функциональность при использовании по назначению
Дополнительное введение в пиротехнический состав галогенсодержащих компонентов (фторопласта-4 и фторкаучука марки СКФ-32) обеспечило активацию горения уплотненных зарядов из него при улучшении воспламеняемости и повышении стабильности горения для безопасного быстродействия по тепловому разрушению твердых тел.
Массовое соотношение компонентов термической основы оптимизировано экспериментально для достижения максимальной температуры и скорости горения состава за счет уменьшения, сравнительно с прототипом, доли оксида железа, избыточную массу которого заменяют активаторы горения - фторкаучук СКФ-32 и фторопласт-4. Массовое соотношение оксида железа и алюминия в термической основе предложенного состава снижено, сравнительно с прототипом, с 2,7 до оптимального 2,0.
Использование в качестве металлического горючего калорийного порошкового алюминия стало возможным, так как при смешивании компонентов происходит капсюлирование частиц алюминия слоем фторкаучука, который представляет собой 10%-ный раствор в ацетоне смолы СКФ-32, что предотвращает взаимодействие частиц с кислородом воздуха, стабилизируя химическую активность металлического горючего термической основы.
Оптимизированный диапазон дисперсности порошков термической основы - алюминия и оксида железа - определяется максимальным развитием контактной поверхности их взаимодействия для повышения скорости горения.
При использовании в предложенном составе порошков алюминия и оксида железа размером меньше 20 мкм резко повышается скорость горения по развитой поверхности их химического взаимодействия, в результате чего может произойти выброс продуктов горения и разрушаемого материала, что недопустимо.
При использовании в предложенном составе порошков алюминия и оксида железа размером больше 50 мкм скорость горения зарядов недостаточна для эффективного выделения удельной тепловой энергии.
Предложенный состав, так же как состав по прототипу, содержит в качестве связующего синтетический каучук из ряда: уретановый, хлоропреновый, этилен-пропиленовый, изопреновый или бутилкаучук.
Кроме эластичности пиротехнической композиция получает иные полезные свойства, в частности тепло- и химическую стойкость, противодействие атмосферным факторам и прочее.
Дополнительно состав по изобретению содержит фторкаучук марки СКФ-32 в количестве 7-9 мас.%, который относится к синтетическим каучукам и служит активатором горения, обеспечивая высокую газопроницаемость и термостойкость при динамических нагрузках протяженного заряда из него.
Использование принятого в пиротехнике фторкаучука СКФ-32 предпочтительнее СКФ-26 из-за содержания в структуре дополнительного сильного окислителя - хлора, который интенсифицирует горение состава.
В качестве дополнительного связующего фторкаучук марки СКФ-32 обеспечивает использование в составе металлического горючего повышенной дисперсности, капсюлируя при смешивании компонентов химически активные частицы алюминиевого порошка, стабилизируя при этом высокоскоростное горение заряда повышенной эффективности основного действия.
Галогенсодержащие компоненты (фторкаучук СКФ-32 и фторопласт-4) являются дополнительными окисляющими компонентами, активаторами горения пиротехнического состава, так как при термораспаде обеспечивают химическое взаимодействие с металлами термической основы, усиливая экзотермическую бездетонационную реакцию горения. Введение в пиротехнический состав этих компонентов обеспечило высокую термостойкость и сопротивляемость к механическим нагрузкам, что позволило устанавливать готовые уплотненные заряды в шпурах и повысить функциональность при высокотемпературном горении.
Фторкаучук марки СКФ-32 - искусственный каучук, содержащий активные элементы фтор и хлор, используется в виде 10%-ного раствора смолы в ацетоне в качестве технологической добавки, повышает механическую прочность зарядов из предложенного состава.
При содержании в пиротехническом составе по изобретению фторкаучука СКФ-32 меньше 7 мас.% не исключается пыление при смешивании компонентов, распределение которых неравномерное, что соответственно взрывоопасно и затрудняет объемное дозирование, ухудшая прессуемость состава в заряды.
При содержании в пиротехническом составе по изобретению фторкаучука СКФ-32 больше 9 мас.% улучшается технологичность, но увеличивается время сушки смеси.
Высокая термостойкость фторорганических компонентов предложенного пиротехнического состава обеспечивает нечувствительность зарядов из него к нагреву и устойчивость к механическим нагрузкам при использовании по назначению в шпурах.
Порошковый фторопласт-4, распределенный в составе, служит в качестве стабилизатора горения зарядов: при его содержании меньше 2 мас. % увеличивается скорость горения, а при его содержании больше 3 мас.% затрачивается дополнительная энергия на его терморазложение без видимой активации горения термической основы.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия состава для зарядов теплового разрушения твердых тел, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по пиротехнике.
Изготовление уплотненных зарядов из состава по изобретению возможно серийно на действующем пиротехническом производстве.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
Предложенный пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел изготавливается последовательным смешиванием компонентов в промышленном смесителе пиротехнического производства, в который загружают все порошкообразные компоненты в оптимизированном соотношении, мас.%: 27±5 алюминий марки ПА-1, 57±3 оксид железа (Fe2O3) и 2,5±0,5 фторопласт-4 по ГОСТ 10007-80, которые перемешивают в течение 12-15 минут.
Затем в смеситель добавляют 8±1 мас.% 10%-ного раствора в ацетоне смолы марки СКФ-32 (ГОСТ 18376-79) и 5,5±0,5 мас.% 10%но-го раствора в ацетоне каучука синтетического изопренового, после чего компоненты перемешивают в течение 10-15 минут до равномерного их распределения в смеси.
Приготовленный пластифицированный пиротехнический состав высушивают до содержания влаги и летучих не выше 0,6 мас.% и направляют на прессование протяженных зарядов диаметром под шпур.
Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки натурных образцов зарядов.
Характерные составы для испытаний, в которых компоненты содержатся в предложенных диапазонах массового соотношения, за пределами оптимизированных диапазонов и в пределах количественного содержания компонентов по изобретению, представлены в таблице.
Figure 00000001
Испытания опытных образцов зарядов для теплового разрушения твердых тел из пиротехнических составов 2-4 полностью подтвердили достижение технологических характеристик и показателей назначения по бездетонационной экзотермической реакции горения в шпурах и повышенному их быстродействию по передаче в примыкающий монолит тепловой энергии.
Заряд состава 1 не функционален из-за недостаточно интенсивного тепловыделения и не технологичен по причине длительной сушки после смешивания компонентов.
Заряд из состава 5 характеризуется неудовлетворительной эффективностью разрушающего действия при низкой скорости и нестабильном горения, так как компоненты неравномерно распределены в смеси. Заряд крошится от изгибов при установке в шпур и при горении.
Положительные результаты натурных испытаний технологичного пиротехнического состава по изобретению для высокоэффективных зарядов теплового разрушения твердых тел позволяют рекомендовать его промышленное производство для поставки заказчикам.

Claims (3)

  1. Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел, включающий порошок алюминия, оксид железа и синтетический каучук в качестве связующего, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторопласт-4 и фторкаучук марки СКФ-32 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. алюминиевый порошок 22-32 оксид железа 54-60 фторопласт-4 2-3 фторкаучук СКФ-32 7-9 каучук синтетический 5-6,
  3. причем порошки термической основы состава алюминия и оксида железа ограничены размером в диапазоне 20-50 мкм.
RU2016111989A 2016-03-31 2016-03-31 Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел RU2622127C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111989A RU2622127C1 (ru) 2016-03-31 2016-03-31 Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111989A RU2622127C1 (ru) 2016-03-31 2016-03-31 Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622127C1 true RU2622127C1 (ru) 2017-06-13

Family

ID=59068242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111989A RU2622127C1 (ru) 2016-03-31 2016-03-31 Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622127C1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1906487A1 (de) * 1969-02-10 1970-10-15 Asahi Chemical Ind Verfahren zum Sprengen von Betonteilen
RU2026987C1 (ru) * 1992-03-24 1995-01-20 Владимир Георгиевич Лабейш Способ ведения буровзрывных работ
RU2134782C1 (ru) * 1998-11-13 1999-08-20 Пажуков Владимир Николаевич Заряд для буровзрывных работ
RU2153069C1 (ru) * 1998-11-11 2000-07-20 Кирсанов Олег Николаевич Способ разрушения природных и искусственных объектов
EP1306642A2 (en) * 2001-10-23 2003-05-02 Chang Sun Kim Blasting cartridge for a rapidly expanding metallic mixture
JP2004270418A (ja) * 2003-03-04 2004-09-30 Nikko Gika Kk 有筋コンクリート構造物の破砕工法
RU2457328C1 (ru) * 2011-01-12 2012-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Способ разрушения твердых тел
RU2559240C1 (ru) * 2014-09-08 2015-08-10 Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" Способ изготовления пиротехнических зарядов и пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1906487A1 (de) * 1969-02-10 1970-10-15 Asahi Chemical Ind Verfahren zum Sprengen von Betonteilen
RU2026987C1 (ru) * 1992-03-24 1995-01-20 Владимир Георгиевич Лабейш Способ ведения буровзрывных работ
RU2153069C1 (ru) * 1998-11-11 2000-07-20 Кирсанов Олег Николаевич Способ разрушения природных и искусственных объектов
RU2134782C1 (ru) * 1998-11-13 1999-08-20 Пажуков Владимир Николаевич Заряд для буровзрывных работ
EP1306642A2 (en) * 2001-10-23 2003-05-02 Chang Sun Kim Blasting cartridge for a rapidly expanding metallic mixture
JP2004270418A (ja) * 2003-03-04 2004-09-30 Nikko Gika Kk 有筋コンクリート構造物の破砕工法
RU2457328C1 (ru) * 2011-01-12 2012-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Способ разрушения твердых тел
RU2559240C1 (ru) * 2014-09-08 2015-08-10 Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" Способ изготовления пиротехнических зарядов и пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3254996A (en) Method of preparing a sintered incendiary bomblet
Berthe et al. Propellants reactivity enhancement with nanothermites
RU2415831C1 (ru) Взрывчатая композиция многофункционального действия
RU2622127C1 (ru) Пиротехнический состав для зарядов теплового разрушения твердых тел
US20070107820A1 (en) Gas-generating compositions, fracturing system and method of fracturing material
Sabatini et al. Brighter‐and longer‐burning barium‐free illuminants for military and civilian pyrotechnics
US3886008A (en) Blasting composition for use under high temperature conditions
RU2710186C1 (ru) Пиротехнический искро-форсовый состав желтого огня
Comet et al. New detonating compositions from ammonium dinitramide
Tulepov et al. Development of gas-generator chemical cartridges working in the mode of non-explosive destructive mixture
RU2666426C1 (ru) Состав взрывчатой смеси
JP4818583B2 (ja) 鈍感な高威力非火薬破砕薬剤
RU2545291C1 (ru) Пиротехнический осветительный состав
RU2457328C1 (ru) Способ разрушения твердых тел
US998007A (en) Explosive.
RU2549865C1 (ru) Пиротехнический состав цветного огня
RU2571753C1 (ru) Льдообразующее ракетное топливо
RU2554634C1 (ru) Воспламенительный пиротехнический состав
RU2451004C2 (ru) Термостойкое газогенерирующее твердое топливо
RU83606U1 (ru) Воспламенительно-разрывной заряд
RU2566778C1 (ru) Воспламенительный пиротехнический состав
RU2541026C1 (ru) Пиротехнический состав белого сигнального огня
RU2783777C1 (ru) Простейшая взрывчатая смесь
Rotariu et al. Theoretical and experimental studies on new plastic pyrotechnic compositions
KR102473077B1 (ko) 화약류로 착화되는 미진동 파쇄제 조성물 및 이의 제조 방법