Некоторые проблемы исследования взрывчатых веществ

Г.Т. Смагулова; В.Е. Зарко; З.А. Мансуров

doi:10.18321/

Авторы

Г.Т. Смагулова Институт проблем горения, 050012 г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172
В.Е. Зарко Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630093 г. Новосибирск, Россия
З.А. Мансуров Институт проблем горения, 050012 г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172

DOI:

https://doi.org/10.18321/

Ключевые слова:

взрывчатые вещества, исследование, детонация, мощность, моделирование, чувствительность, триаминотринитробензол

Аннотация

Взрывчатые вещества являются источниками, концентрирующие в себе огромный запас энергии. Возможность совершать с их помощью большую механическую работу обусловливает интенсификацию исследований в области теоретической и экспериментальной химии взрывчатых веществ. В данной работе рассмотрены некоторые проблемы исследования современных взрывчатых веществ. Даны характеристики мощных высокоэнергетических конденсированных систем, синтезированных в последние 10–15 лет. Рассмотрены возможности создания энергетических композиций на базе полиазотистых высокоэнтальпийных веществ. Теоретически, эти соединения будут обладать мощностью и скоростью детонации, не достижимые для современных взрывчатых веществ. Освещены перспективы создания углерод – азотных каркасных структур, как источников высокой энергии. В работе также рассмотрена взаимосвязь основных характеристик взрывчатых веществ как чувствительность и мощность. Так, максимальная теплота взрыва (Q_max) является количественным показателем чувствительности ВВ. В качестве примера рассмотрено влияние строения молекулы триаминотринитробензола на чувствительность. Рассмотрены полупроводниковая модель и модель «горячих точек» ударно–волнового инициирования взрывчатых веществ. Особое внимание уделено перспективному взрывчатому веществу – триаминотринитробензолу, приведены основные физические, химические и взрывчатые характеристики данного соединения, а также приведены параметры зоны химической реакции, состояний пика Неймана и Чепмена-Жуге для состава на основе триаминотринитробензола. Рассмотрены особенности разложения триаминотринитробензола при нагревании. Определены основные тенденции развития исследований в области химии взрывчатых веществ.

Библиографические ссылки

(1) Митрофанов В.В. Детонация гомогенных и гетерогенных систем. — Новосибирск: Изд-во Ин-та гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2003. — 200 с.

(2) Храмов Г.Н. Горение и взрыв: монография. — Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2007. — 278 с.

(3) Магойченков М.А., Галаджий Ф.М., Росинский Н.Л. Мастер Взрывник. — М.: Недра, 1975. — 288 с.

(4) Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве. — М.: Стройиздат, 1973. — 289 с.

(5) Орлова Е.Ю., Орлова Н.А., Жилин В.Ф. и др. Октоген — термостойкое взрывчатое вещество. — М.: Недра, 1975. — 128 с.

(6) Ловля С.А., Каплан Б.Л., Майоров В.В. и др. Взрывное дело. — М.: Недра, 1976. — 272 с.

(7) Яблоков В.А. Теория горения и взрывов. — Нижний Новгород: [издательство], 2007. — 61 с.

(8) Koch E.-C., Péron P.-F. Synoptic review on insensitive explosive molecules // ICT 41th, Karlsruhe. 29 June–02 July 2010. — V5.

(9) Lauderdale W.J., Stanton J.F., Bartlett R.J. Stability and energetic of metastable molecules: tetraazatetrahedrane (N4), hexaazabenzene (N6) and octaazacubane (N8) // J. Phys. Chem. — 1992. — Vol. 96, № 3. — P. 1173–1178.

(10) Талавар М.Б., Сивабалан Р., Астана С.Н., Сингх Х. // Физика горения и взрыва. — 2005. — № 2 (41). — С. 29.

(11) Жуков Б.П. (ред.) Энергетические конденсированные системы. — 2-е изд., испр. — М.: Янус-К, 2000. — 596 с.

(12) Teipel U. Energetic Materials: Particle Processing and Characterization. — Weinheim: Wiley-VCH, 2005. — P. 12.

(13) Löchert I.J. FOX-7 — A New Insensitive Explosive. Technical Report DSTO-TR-1238 AR-012-065/ Australia, Nov. 2001.

(14) Bellamy A.J. FOX-7 (1-Diamino-2,2-dinitroethene) // High Energy Density Materials — Structure and Bonding. Vol. 125. — Ed. T.M. Klapötke. — Springer, 2007. — P. 1–33.

(15) Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. — 6th ed. — Weinheim: Wiley-VCH, 2007. — 421 p.

(16) Акимова Л.Н., Афанасьев Г.Т., Щетинин В.Г., Пепекин В.И. // Химическая физика. — 2002. — Т. 21. — С. 93.

(17) Bellamy A.J., Ward S.J., Golding P. A new synthetic route to 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. — 2002. — № 27. — P. 49–58.

(18) Патент US 4 600 536.

(19) Овчинников И.В. и др. Динитродиазенофуроксан — новое сверхмощное взрывчатое вещество // Доклады Академии наук. — 1998. — № 4 (359). — С. 499–502.

(20) Astachov A.M. et al. 2-Nitrimino-5-Nitrohexahydro-1,3,5-Triazine: Structure and Properties // Proc. of 8th Seminar “New Trends in Research of Energetic Materials”, Pardubice, 2005.

(21) Sikder N., Bulakh N.R., Sikder A.K., Sarwade D.B. Synthesis, characterization and thermal studies of 2-oxo-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane (Keto-RDX or K-6) // Journal of Hazardous Materials. — 2003. — A96. — P. 109–119.

(22) Sikder A.K., Bhokare G.M., Sarwade D.B., Agrawal J.P. Synthesis, characterization and thermal behavior of 2,4,6,8-Tetranitro-2,4,6,8-Tetraazabiciclo[3.3.1]Nonane-3,7-Dione (TNPDU) and one of its methylene analogues // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. — 2001. — № 26. — P. 63–68.

(23) Ламперт Д.Б., Нечипоренко Г.Н., Согласнова С.И. Энергетические возможности композиций на базе полиазотистых высокоэнтальпийных веществ // Физика горения и взрыва. — 2009. — № 2 (45). — С. 58–67.

(24) Зарко В.Е. Поиск путей создания высокоэнергетических материалов на основе полиазотистых соединений (обзор) // Физика горения и взрыва. — 2010. — № 2 (46). — С. 3–16.

(25) Талавар М.Б., Сивабалан Р., Астана С.Н., Сингх Х. Новые сверхмощные энергетические материалы // Физика горения и взрыва. — 2005. — № 3 (41). — С. 29–45.

(26) Зарко В.Е., Симоненко В.Н., Калмыков П.И., Квасов А.А., Чесноков Е.Н., Купер К.Э. Лазерное инициирование кристаллизованных смесей фуразанотетразиндиоксида и динитродиазапентана // Физика горения и взрыва. — 2009. — № 6 (45). — С. 131–134.

(27) Киселев В.Г., Грицан Н.П., Зарко В.Е., Калмыков П.И., Шандаков В.А. Расчёт энтальпии образования [1,2,5]оксадиазоло[3,4-e][1,2,3,4]-тетразин-4,6-ди-N-диоксида с использованием современных многоуровневых квантово-химических методик // Физика горения и взрыва. — 2007. — № 5 (43). — С. 77–81.

(28) Юхансон К., Персон П. Детонация взрывчатых веществ. — М.: Мир, 1973. — 353 с.

(29) Пепекин В.И. Тенденции в развитии исследований взрывчатых веществ // Химическая физика. — 2010. — № 12 (29). — С. 8–17.

(30) Гусаченко Л.К., Зарко В.Е., Зырянов В.Я., Бобрышев В.П. Моделирование процессов горения твердых топлив. — Новосибирск: Наука СО, 1985. — 182 с.

(31) Орленко Л.П. Физика взрыва и удара: учебное пособие для вузов. — М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2006. — 304 с.

(32) Гребенкин К.Ф., Горшков М.М., Жеребцов А.Л., Попова В.В., Тараник М.В. Оценки скорости распространения волны горения из «горячих точек» при ударно-волновом инициировании ТАТБ // Труды VII Забабахинских научных чтений. Снежинск, 2003.

(33) Бахрах С.М., Володина Н.А., Гушанов А.Р. Численное моделирование инициирования взрывчатых превращений в твердом взрывчатом веществе при низкоскоростных воздействиях // Химическая физика. — 2008. — № 8 (27). — С. 70–76.

(34) Борисов А.А. Детонация и взрывчатые вещества. — М.: Мир, 1981. — 393 с.

(35) Гребенкин К.Ф. Физическая модель ударно-волнового инициирования детонации в прессованных мелкокристаллических взрывчатых веществах // Письма в Журнал технической физики. — 1998. — № 20 (24).

(36) Гребенкин К.Ф., Жеребцов А.Л. Расчётное моделирование температуры ударно-сжатого ТАТБ и продуктов его взрыва // Труды V Забабахинских научных чтений. — 1998.

(37) Жилин В.Ф., Збарский В.Л., Юдин Н.В. Малочувствительные взрывчатые вещества. — М., 2008.

(38) Федоров А.В., Михайлов А.Л., Антонюк Л.К., Назаров Д.В., Финюшин С.А. Определение параметров зоны химической реакции, состояний пика Неймана и Чепмена-Жуге в гомогенных и гетерогенных взрывчатых веществах // Физика горения и взрыва. — 2012. — № 3. — С. 62–68.

(39) Гармашева Н.В., Филин В.П., Чемагина И.В., Тайбинов Н.П., Тимофеев В.Т., Филиппова Н.Ю., Казакова М.Б., Баталова И.А., Шахторин Ю.А., Лобойко Б.Г. Некоторые особенности разложения ТАТБ при нагревании // Труды VII Забабахинских научных чтений. Снежинск, 2003.