книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 1 Химия

N4),

I *

СН2— N— <рь

СНг— СГЬ

N0 .,

у-форма

N02

I

(3-форма

стью: а — 1,87 г/см3, /? — 1,902 г/см3, у — 1,82 г/см3, <5 — 1,78 г/см3. Р — форма стабильна до 115°С, а — в пределах

Октоген более стойкий, чем гексоген. Взрывчатые характе­ ристики октогена и гексогена близки. Теплота взрыва 1356

сти 1,84 г/см3). Октоген термостоек, температура плавления 270...284°С.

Октоген получается:

—нитрованием динитропентаметилентетрамина раствора­ ми нитрата аммония в азотной кислоте в присутствии уксус­ ного ангидрида;

—нитрованием 1,3,5,7-тетраацетил-1.3,5,7-тетраазацикло- октана растворами N205 или Р20 5 в азотной кислоте.

Дазин (Ы, N -динитропиперазин), С4Н8Ы40 4 или С4Н ^ 2(0М 02)2.

\\ //- к - N 0,

Молекулярная масса 176, плотность 1,63 г/см3.

Дазин — белое кристаллическое вещество, температура плавления 214...216°С, температура вспышки 322°С. дазин — термостойкое ВВ, при температуре 170...220°С энергия актива­ ции 51 ккал/моль, теплота взрыва при плотности 1,55 г/см3 1240 ккал/кг.

Дазин менее чувствителен к механическим воздействиям и ударной волне, чем НГЦ, гексоген и октоген. Скорость де­ тонации при плотности 1,6 г/см3 равна 7370 м/с.

Получается дазин нитрованием пиперазина (основания или гексагидрида) азотной кислотой в среде уксусной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализатора — хлори­ стого аммония.

Димер (2,4-динитразапентан), С3Н8Ы40 4.

СНз - N - СН2 - N - СН3

I I

N02 N02

Молекулярная масса 164, плотность 1,49 г/см3, энтальпия образования минус 73,1 ккал/кг, термохимический коэффици­ ент /? + 8,4 ккал/кг.

Температура плавления 54...55°С, температура начала ин­ тенсивного разложения 260°С, температура горения в камере 2617К, температура взрыва 2646К, нулевой предел чувстви­ тельности к удару (груз 10 кг) 500 мм, нулевой предел чувст­

вительности к трению 3025 кгс/см2. Критический диаметр де­ тонации 10 мм, тротиловый эквивалент 0,82.

Растворимость димера в различных растворителях при раз­ ных температурах приведена в табл. 64.

В настоящее время известно несколько способов получе­ ния димера. Однако наиболее интересными являются только два. Первый основан на применении в качестве исходного сы­ рья мочевины и метиламина. Второй — на использовании ме­ тиламина, формальдегида и уксусного ангидрида с получением ацетата 2-нитро-2-азапропанола.

6.10 Специальные добавки

Специальные добавки применяются в составе топлив с от­ личительными качественными свойствами, в частности, мало­ пламенных и плазмообразующих.

В качестве пламегасящих добавок применяются вещества, являющиеся ингибиторами основных пламенных реакций, т. е.

В качестве плазмообразующих добавок применяются со­ единения элементов с низким потенциалом ионизации, в пер­ вую очередь, соединения элементов I группы периодической системы: цезия и калия.

Нитрат калия (азотнокислый калий), КТ403. Молекулярная масса 101,1, плотность 2,11 г/см3, темпера­

тура плавления 334°С. Разложение по данным дифференциаль­ но-термического анализа становится заметным при температу­ ре 628°С, хотя медленное разложение наблюдается при темпе­ ратуре 350...400°С.

Сульфат калия — бесцветное вещество с кристаллами ром­ бической формы. Выше температуры 585°С — устойчивая тет­ рагональная модификация. Температура плавления 1074°С, температура кипения выше 2000°С.

Растворимость в воде — 11,1 г на 100 г воды при 20°С.

Нитрат цезия, С$М03. Молекулярная масса 194,9.

Имеет две кристаллические модификации (а и /?). При обычной температуре /^-модификация имеет гексагональную структуру. При температуре 151,5... 154°С происходит переход гексагональной модификации в кубическую.

Нитрат цезия хорошо растворим в воде, плохо — в спир­ тах, эфирах, кетонах. Температура плавления 414°С.

Гексанитрокобалыпат калия (ГНКК), К3[Со(М02)6]. Молекулярная масса 452,2, плотность 2,52 г/см3, энтальпия

образования (-375 ккал/кг), коэффициент избытка окислителя

с частицами размером до 15 мкм. Мало растворяется в воде (0,21 г/л при температуре 20°С), растворяется в соляной и азотной кислотах. При температуре более 220°С начинает разлагаться (основное разложение происходит при 230...388°С).

Получение ГНКК заключается во взаимодействии раствора азотнокислого кобальта с раствором нитрита калия в уксусно­ кислой среде.

Глава 7

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ БАЛЛИСТИТНЫХ П И ТРТ

7.1. Краткая характеристика баллиститных порохов и ТРТ военного и послевоенного времени

Начало развития химии и технологии баллиститных поро­ хов было связано с артиллерией, причем, в условиях конку­ ренции с пироксилиновыми порохами. Баллиститные пороха имели существенно более высокие энергетические показатели (при использовании в составах 35...40% нитроглицерина), ко­ роткий технологический цикл изготовления вследствие отсут­ ствия длительных операций удаления летучего растворителя (провялки, вымочки) и в целом были более дешевыми.

Работы по созданию первого отечественного баллиститного пороха были выполнены, начиная с 1926 года, под руково­ дством А. С. Бакаева в научно-исследовательской лаборатории Охтинского завода, затем в созданной на ее базе ЦНИЛ-84 ВСНХ.

К этим работам были привлечены известные ученые — по­ роховики А. А. Шмидт, В. В. Хожев, Б. П. Фомин, И. Г. Лопук и др. Все они вошли в состав исследовательской бригады, руководимой А. С. Бакаевым [21].

На основе обширных исследований физико-химических свойств различных составов этого типа, изучения закономер­ ностей их горения был выбран оптимальный состав пороха НГ: коллоксилин — 56,6%; нитроглицерин — 26,5%; динитро­ толуол — 9%; динитроанизол — 6%; централит — 2%.

на опытная установка, включающая фазы смешения компо­ нентов в водной среде при температуре 30...50°С («варка» по­

на гидравлических прессах. При отработке пороха НГ на прессе происходило много загораний вследствие высокой вяз­ кости массы. Для улучшения реологических свойств в состав ввели 1% вазелина (индекс этого пороха НГВ).

В дальнейшем в связи с сырьевым дефицитом (отсутствие динитроанизола и динитрофенетола) Б. П. Фоминым с со­

трудниками была разработана рецептура пороха с использова­

По результатам положительной отработки пороха Н и опытной заводской установки на заводе им. Морозова под ру­ ководством А. С. Бакаева был выполнен проект первого в стране опытного цеха по производству баллиститных поро-

иБ. П. Фоминым.

Всередине 30-х годов возникла проблема обеспечения жи­ вучести артиллерийских стволов при стрельбе зарядами из нитроглицеринового пороха состава Н.

Параллельные сравнительные стрельбы зарядами из пирок­ силинового и баллиститного порохов показали, что при ис­ пользовании баллиститного пороха живучесть ствола снижает­ ся в три раза. В связи с этим производство баллиститных по­ рохов было приостановлено (~ на полтора года) и возобновилось только в 1938 году после создания так назы­ ваемых холодных баллиститных порохов.

Повышенный разгарный эффект при стрельбе мощными баллиститными порохами был обнаружен в начале XX века, когда для морской артиллерии стали готовить пороха, содер­ жащие только НЦ + НГЦ с небольшой добавкой стабилизато­ ра химической стойкости. В 1899 — 1901 гг. англичане за ко­ роткий срок вывели из строя большую часть своей артиллерии в результате применения кордитного пороха М1, содержащего 58% НГЦ. В связи с этим они перешли на порох с уменьшен­ ным до 30% НГЦ.

В России в первые годы Советской власти вопросами раз­ гара орудия занимались ученые КОСАРТОПа (проф. Крылов и др.) и Главный артиллерийский полигон. Как было установ­ лено стрельбовыми испытаниями, в результате разгара увели­ чивается объем зарядной каморы, уничтожается нарезка кана­ ла на начальном участке, что приводит к снижению началь­ ной скорости снаряда, повышенному рассеянию снарядов, т. е. пониженной кучности стрельбы.

Группа исследователей в составе А. С. Рябова, А. С. Бакае­ ва, В. В. Хожева, И. Г. Лопука, Б. П. Фомина разработала со­ став баллиститного пороха с разгарным эффектом на уровне штатных пироксилиновых порохов. Порох с индексом НЦ-10 имел следующий состав: НЦ — 59%, НГЦ — 30%, централит — 10%, вазелин — 1%. Однако порох НЦ-10 вследствие исключения из состава пластификатора ДНТ имел высокую вязкость, был нетехнологичным и в серийном производстве применения не нашел.

В1938 г. Б. П. Жуков разрабатывает холодный порох ин­ декса НФ, в котором использовался активный пластификатор дибутилфталат (ДБФ). Порох НФ имел состав: НЦ — 59%, НГЦ — 30%, ДБФ — 7%, вазелин — 1%. Порох имел хоро­ шую технологичность и баллистические характеристики и был принят на вооружение. Пороха этого состава успешно приме­ няли во время Великой Отечественной войны.

Вособом техническом бюро НКВД под руководством А.

С.Бакаева были проведены исследовательские работы по соз­ данию группы холодных порохов, отличающихся по калорий­ ности. Было изготовлено и испытано 154 опытных пороховых

составов, на базе которых создано пять серийных составов ин­

3440, НДТ-5 — 3695. Химический состав НДТ-3: НЦ — 52%, НГЦ - 28%, ДБФ - 7%, ДНТ - 1,9%, централит - 3%, ва­ зелин — 1%. В других составах этой группы калорийность из­ менялась за счет регулирования соотношения НГЦ и ДБФ.

Данный ассортимент порохов был принят на вооружение и в течение всей войны из этих порохов готовили заряды для различных орудий. сухопутной и морской артиллерии.

Группа исследователей в составе Д.И. Гальперина, А. Д. Артюшенко, Б. И. Пашкова, А. С. Рябова, С. Н. Разумова, А. И. Сухова и пр. под руководством А. С. Бакаева выполнила громадный объем исследовательских работ, разработала мето­ дики расчета термодинамических характеристик составов, ме­ тоды экспресс — контроля и т. д. и по сути дела создала в стране научно-технические основы химии и технологии бал-

и инженеров, однако А. С. Бакаев на общем фоне выделялся как блестящий ученый, инженер, создатель новых составов

страницу в их истории. На основе исследований закономерно­ стей горения порохов, выполненных Б. П. Жуковым в начале 50-х гг. с группой учеников, удалось создать ряд БРТТ с суще­ ственно уменьшенным показателем степени в законах II = и,Р»' и II = Г(Т).

Новые ракетные топлива, разработанные на базе этих ис­ следований (РСТ-4К, РНДСИ-5КМ, РБФ и др.) имели пока­ затель V = 0,25...0,28 в диапазоне давлений 4... 15 МПа, высо­ кие физико-механические характеристики и хорошую «техно­ логичность», определяемую оптимальными реологическими свойствами.

На базе новых топлив в 60—80-х гг. проведена разработка третьего поколения РСЗО. В табл. 65, 66 приводятся сравни­ тельные характеристики некоторых РСЗО для сухопутных войск и Военно-Морского Флота [133].