RU2765558C1

RU2765558C1 - Explosive composition of multifunctional action

Info

Publication number: RU2765558C1
Application number: RU2021117961A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Спорыхин; Николай Михайлович Варёных; Олег Владимирович Закамский; Василий Владимирович Тябин
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-02-01

Abstract

FIELD: explosive compositions.

SUBSTANCE: invention relates to explosive compositions of multifunctional action and can be used in ammunition for various purposes, including ammunition with variable modes of operation. The composition is capable of functioning both in the detonation mode, forming the factors of high-explosive and fragmentation impact, and in the smoke generation mode, forming extended smoke screens. An explosive composition of multifunctional action includes a plasticizer - isopropyl nitrate, an explosive substance - trotyl, metallic fuel and a polymer with the following ratios of components, wt.%: plasticizer - 14-45, metallic fuel - 20-50, trotyl - 10-50, polymer - 0.2-10.0. An aluminum-magnesium alloy is used as a metal fuel, butadiene-nitrile rubber, a fluoropolymer or fluoroelastomer is used as a polymer. Additionally, the composition may contain nitroso compounds as a structurant and diphenylamine as a chemical stability stabilizer.

EFFECT: expansion of the functionality of explosive compositions for equipping various types of ammunition is provided.

2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к взрывчатым веществам многофункционального действия и может быть использовано в боеприпасах различного назначения, в том числе и в боеприпасах с изменяемыми режимами функционирования.The invention relates to multifunctional explosives and can be used in ammunition for various purposes, including ammunition with variable modes of operation.

Одной из актуальных задач совершенствования вооружения является создание снаряжения унифицированных боеприпасов, обладающих фугасным, осколочным, фугасно-осколочным многофакторным поражающим действием, и в то же время способных видоизменять режимы функционирования, например путем перепрограммирования режимов инициирования боеприпаса. Наличие таких боеприпасов в системах вооружения позволяет сократить номенклатуру средств поражения, расширяет номенклатуру поражаемых их действием объектов, упрощает решение ряда оперативно-тактических задач, возникающих в ходе ведения боевых действий. В результате перепрограммирования системы приведения в действие боеприпасов можно обеспечить функционирование их снаряжения в различных режимах, например таких, как режим формирования дымовых завес или зажигательного, или оптического действия и подобных факторов воздействия.One of the urgent tasks of improving weapons is the creation of unified ammunition equipment that has a high-explosive, fragmentation, high-explosive-fragmentation multifactorial damaging effect, and at the same time capable of modifying the modes of operation, for example, by reprogramming the ammunition initiation modes. The presence of such ammunition in weapon systems makes it possible to reduce the range of means of destruction, expands the range of objects affected by their action, and simplifies the solution of a number of operational and tactical tasks that arise in the course of combat operations. As a result of reprogramming the ammunition actuation system, it is possible to ensure the functioning of their equipment in various modes, for example, such as the mode of forming smoke screens or incendiary or optical action and similar impact factors.

Известна композиция многофункционального действия в соответствии с патентом RU 2415831, она включает пластификатор (2-30 масс. %), бризантное взрывчатое вещество - флегматизированный гексоген или октоген (10-60 масс. %), алюминий (15-36 масс. %), неорганический окислитель (5-30 масс. %), полимер (2-10 масс. %). Указанная композиция способна функционировать в двух различных режимах детонации или горения, определяемых мощностью подаваемого на нее в корпусе боеприпаса взрывного импульса. При функционировании композиции в режиме детонации формируются осколочные, фугасные факторы воздействия боеприпаса. Организация режима горения обеспечивает формирование в месте расположения противника множества очагов пожара. Вследствие интенсивного пламенного горения дымовая завеса при ее действии не образуется.A composition of multifunctional action is known in accordance with patent RU 2415831, it includes a plasticizer (2-30 wt.%), a high explosive - phlegmatized RDX or HMX (10-60 wt.%), aluminum (15-36 wt.%), inorganic oxidizer (5-30 wt. %), polymer (2-10 wt. %). Said composition is capable of functioning in two different modes of detonation or combustion, determined by the power of the explosive pulse supplied to it in the body of the ammunition. When the composition functions in the detonation mode, fragmentation, high-explosive factors of the impact of the ammunition are formed. The organization of the combustion regime ensures the formation of a plurality of fires at the location of the enemy. Due to the intense flame combustion, a smoke screen is not formed during its action.

Наиболее близкой к сущности предлагаемого изобретения по компонентному составу является композиция многофакторного действия в соответствии с патентом RU 2475467. Она включает в свой состав пластификатор (2-30 масс. %), флегматизированный гексоген или октоген (5-50 масс. %), тротил (5-30 масс. %), алюминий (15-36 масс. %), неорганический окислитель (5-30 масс. %), полимер (0,2-10,0 масс. %). Дополнительно композиция может содержать в качестве стабилизатора химической стойкости дифениламин (0,2-1,0 масс. %) и в качестве структурообразователя - нитрозосоединения или хиноловый эфир (0,1-1,5 масс. %)). Композиция обладает повышенными параметрами детонации и, как следствие, усиленным фугасным действием боеприпасов в ее снаряжении. К ее достоинствам также относится улучшенные эксплуатационные характеристики. Однако при инициировании ее взрывным источником малой мощности ее горение протекает в форме кратковременной вспышки, не сопровождающейся образованием дыма, что обусловлено наличием в ее составе мощных органических или неорганических окислителей.The closest to the essence of the invention in terms of component composition is a composition of multifactorial action in accordance with patent RU 2475467. It includes a plasticizer (2-30 wt.%), phlegmatized RDX or HMX (5-50 wt.%), TNT ( 5-30 wt.%), aluminum (15-36 wt.%), inorganic oxidizer (5-30 wt.%), polymer (0.2-10.0 wt.%). Additionally, the composition may contain diphenylamine (0.2-1.0 wt. %) as a chemical stability stabilizer and nitroso compounds or quinol ether (0.1-1.5 wt. %) as a structure former). The composition has increased detonation parameters and, as a result, enhanced high-explosive action of ammunition in its equipment. Its advantages also include improved performance. However, when it is initiated by a low-power explosive source, its combustion proceeds in the form of a short-term flash, not accompanied by the formation of smoke, which is due to the presence of powerful organic or inorganic oxidizers in its composition.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей взрывчатых композиций для снаряжения различных типов боеприпасов. Предлагаемая взрывчатая композиция способна функционировать в корпусе боеприпаса как в режиме детонации с формированием фугасных и осколочных факторов воздействия, так и в режиме интенсивного дымообразования при горении ее фрагментов, обеспечивая маскирующее действие.The technical problem to be solved by the invention is to expand the functionality of explosive compositions for equipping various types of ammunition. The proposed explosive composition is capable of functioning in the body of the ammunition both in the detonation mode with the formation of high-explosive and fragmentation factors of influence, and in the mode of intense smoke formation during the combustion of its fragments, providing a masking effect.

Технический результат достигается тем, что взрывчатая композиция многофункционального действия включает в качестве пластификатора изопропилнитрат, бризантное взрывчатое вещество - тротил, полимер бутадиен-нитрильный или фторкаучук или фторполимер.The technical result is achieved by the fact that the multifunctional explosive composition includes isopropyl nitrate as a plasticizer, high explosive - TNT, nitrile butadiene polymer or fluororubber or fluoropolymer.

Особенностью взрывчатой композиции многофункционального действия является то, что в качестве металлического горючего она содержит алюминиево-магниевый сплав при следующем содержании компонентов, масс. %:A feature of the explosive composition of multifunctional action is that it contains an aluminum-magnesium alloy as a metal fuel with the following content of components, wt. %:

ИзопропилнитратIsopropyl nitrate 14,0-45,014.0-45.0 ТротилTNT 10,0-50,010.0-50.0 Алюминиево-магниевый сплавAluminum-magnesium alloy 20,0-50,020.0-50.0 ПолимерPolymer 0,2-10,00.2-10.0

Композиция дополнительно может содержать 0,2-1,0 масс. % (сверх 100%) дифениламина в качестве стабилизатора химической стойкости, который вводится в композицию при длительном хранении ее в составе боеприпасов в условиях повышенной температуры окружающей среды. Также композиция может содержать в качестве структурообразователя нитрозосоединения в количестве 0,1-1,5 масс. % (сверх 100%).The composition may additionally contain 0.2-1.0 wt. % (over 100%) of diphenylamine as a chemical resistance stabilizer, which is introduced into the composition during long-term storage as part of ammunition at elevated ambient temperatures. The composition may also contain nitroso compounds as a structurant in the amount of 0.1-1.5 wt. % (over 100%).

Алюминиево-магниевый сплав, входящий в состав композиции в сочетании с тротилом, полимерами и изопропилнитратом в указанных соотношениях, при функционировании композиции в составе боеприпаса в режиме горения создает множество рассредоточенных компактных очагов дымообразования. Образование плотного дыма в расположении противника приводит к его дезориентации и препятствует работе систем наведения средств поражения, затрудняет управление боевыми действиями. Формирование дымовых завес является следствием низкой температуры и высокой длительности горения фрагментов композиции практически в режиме тления вследствие неполного термического разложения тротила, пластификатора и полимеров с высоким выходом сажистых частиц и других продуктов неполного термического разложения компонентов композиции.The aluminum-magnesium alloy, which is part of the composition in combination with TNT, polymers and isopropyl nitrate in the indicated ratios, when the composition functions as part of the ammunition in the combustion mode, creates many dispersed compact foci of smoke formation. The formation of dense smoke in the disposition of the enemy leads to his disorientation and interferes with the operation of guidance systems for weapons, making it difficult to control combat operations. The formation of smoke screens is a consequence of the low temperature and long burning time of the composition fragments practically in the smoldering mode due to the incomplete thermal decomposition of TNT, plasticizer and polymers with a high yield of soot particles and other products of incomplete thermal decomposition of the composition components.

При воздействии на композицию мощным взрывным импульсом, создаваемым диспергирующим зарядом боеприпаса, происходит ее инициирование в режиме детонации. Повышенная химическая активность алюминиево-магниевого сплава по сравнению с алюминием, используемым в композиции прототипа, обеспечивают высокую степень полноты детонации компонентов композиции и повышенную эффективность взрыва. По запасу химической энергии тротил в 1,5-2,0 раза превосходит гексоген и октоген, используемые в композиции прототипа. Полимеры, входящие в состав композиции в сочетании с пластификаторами, помимо регулирования процессов горения или детонации композиции обеспечивают ей консистенцию вязкопластичной среды, обладающей комплексом свойств, обеспечивающих стабильность характеристик при хранении и эксплуатации в корпусах боеприпасов и возможность их заполнения по технологии свободного литья.When the composition is exposed to a powerful explosive impulse created by the dispersive charge of the ammunition, it is initiated in the detonation mode. The increased chemical activity of the aluminum-magnesium alloy compared to the aluminum used in the composition of the prototype, provide a high degree of completeness of detonation of the components of the composition and increased efficiency of the explosion. The reserve of chemical energy of TNT is 1.5-2.0 times greater than hexogen and octogen used in the composition of the prototype. The polymers that make up the composition in combination with plasticizers, in addition to regulating the combustion or detonation processes of the composition, provide it with the consistency of a viscoplastic medium with a set of properties that ensure the stability of characteristics during storage and operation in ammunition cases and the possibility of filling them using free casting technology.

В качестве структурообразователя композиция может содержать нитрозосоединения в количестве от 0,1 до 1,5 масс. % (сверх 100%), а также дополнительно содержать в качестве стабилизатора химической стойкости дифениламин в количестве 0,2 до 1,0 масс. % (сверх 100%). Различные варианты исполнения композиции, прошедшие экспериментальную апробацию, представлены в таблице 1. Параметры дымовой завесы, созданной фрагментами композиции на испытательной площадке при взрыве стального макета диаметром 180 мм и длиной 400 мм при функционировании в режиме дымообразования в сравнении с параметрами прототипа, представлены в таблице 2. Для определения параметров дымовой завесы, таких как длительность существования и размеры аэрозольного облака, количество фрагментов на испытательной площадке использовали видео- и тепловизионную аппаратуру. Для определения параметров детонации композиции, скорости и теплоты детонационного превращения при ее инициировании мощным детонационным импульсом применяли калориметрическую бомбу Бихеля и систему ионизационных датчиков. Температуру на детонационном фронте определяли методами оптической пирометрии. Параметры детонации композиции представлены в таблице 3.As a structurant, the composition may contain nitroso compounds in an amount of from 0.1 to 1.5 wt. % (over 100%), and additionally contain diphenylamine as a chemical stability stabilizer in the amount of 0.2 to 1.0 wt. % (over 100%). Various versions of the composition that have undergone experimental testing are presented in table 1. The parameters of the smoke screen created by fragments of the composition on the test site during the explosion of a steel mock-up with a diameter of 180 mm and a length of 400 mm when operating in the smoke generation mode in comparison with the parameters of the prototype are presented in table 2 Video and thermal imaging equipment was used to determine the parameters of the smoke screen, such as the duration and size of the aerosol cloud, the number of fragments on the test site. To determine the detonation parameters of the composition, the rate and heat of the detonation transformation when it was initiated by a powerful detonation pulse, a Bichel calorimetric bomb and a system of ionization sensors were used. The temperature at the detonation front was determined by optical pyrometry. The detonation parameters of the composition are presented in Table 3.

Как следует из результатов определения параметров дымовой завесы, представленная в таблице 2 композиция прототипа не способна функционировать в режимах формирования аэрозолей при действии боеприпасов. В то же время варианты разработанной композиции в пределах соотношений компонентов, представленных в формуле изобретения, создают протяженные по размерам и способные к длительному существованию области задымления. Для вариантов композиции за пределами заданного диапазона соотношения компонентов (варианты 10-13) наблюдается значительное снижение параметров дымообразования. Тем самым результатами экспериментов подтверждается обоснованность заданных формулой изобретения оптимизированного сочетания компонентов композиции.As follows from the results of determining the parameters of the smoke screen, presented in table 2, the composition of the prototype is not able to function in the modes of formation of aerosols under the action of ammunition. At the same time, variants of the developed composition within the ratios of the components presented in the claims create areas of smoke that are extended in size and capable of long-term existence. For composition options outside the specified range of the ratio of components (options 10-13) there is a significant decrease in smoke generation parameters. Thus, the experimental results confirm the validity of the optimized combination of composition components specified by the claims.

По параметрам детонационных режимов разработанная композиция находится на уровне прототипа, что, как показано выше, является следствием повышенной реакционной способности алюминиево-магниевого сплава в сочетании с другими компонентами композиции в условиях детонации, компенсирующей отсутствие в ней мощных органических и неорганических окислителей, присутствующих в прототипе.According to the parameters of the detonation modes, the developed composition is at the level of the prototype, which, as shown above, is a consequence of the increased reactivity of the aluminum-magnesium alloy in combination with other components of the composition under detonation conditions, which compensates for the absence of powerful organic and inorganic oxidizers present in the prototype.

Представленные в таблицах данные подтверждают способность заявленной композиции функционировать в заданных режимах детонации или в режимах формирования дыма с созданием протяженных аэрозольных образований. Такими свойства у композиции прототипа отсутствуют. Следовательно, разработан новый вид взрывчатой композиции, способной при действии в составе боеприпасов выполнять функции высокомощной взрывчатой системы и обладающей способностью формировать дымовую завесы, определяемые значениями инициирующего импульса, создаваемого при взрыве боеприпаса.The data presented in the tables confirm the ability of the claimed composition to function in the given modes of detonation or in the modes of smoke formation with the creation of extended aerosol formations. Such properties of the composition of the prototype are missing. Consequently, a new type of explosive composition has been developed that, when operating as part of ammunition, can perform the functions of a high-power explosive system and has the ability to form a smoke screen, determined by the values of the initiating impulse created during the explosion of the ammunition.

Claims

1. An explosive composition of multifunctional action, including a plasticizer - isopropyl nitrate, an explosive - TNT, a metal fuel, a polymer - butadiene-nitrile rubber, or fluororubber, or a fluoropolymer, characterized in that it contains an aluminum-magnesium alloy as a metal fuel with the following content of components , wt. %:

Isopropyl nitrate 14.0-45.0 TNT 10.0-50.0 Aluminum-magnesium alloy 20.0-50.0 Polymer 0.2-10.0

2. An explosive composition of multifunctional action according to claim 1, characterized in that it contains a nitroso compound as a structure former in an amount of from 0.1 to 1.5 wt. % over 100% and as a chemical stability stabilizer diphenylamine in the amount of 0.2-1.0 wt. % over 100%.