Жуков Б.П. - Энергетические конденсированные системы (1044938), страница 41
Текст из файла (страница 41)
По химическому составу с учетом энергетических характеристик выделяют «инертные» и чактивные» ГС. К еинертным» относят композиции, состоящие, в основном, нз горючих элементов и имеющие, как правило, отрицательную энтальпию образования. Окислительные элементы (кислород, фтор, хлор) или отсутствуют, как например, в бутнлкаучуке, трансформаторном масле, или содержание их незначительно, как в уретановом каучуке, днбугилсебацинате, К чактивным» относят ГС, обогащенные окислительными элементами, способные к самостоятельному горению в инертпои среде, а также имеГощие высокую (положительную) энтальпию образования. По фазовому составу (структуре) ГС подразделяют на два класса: раствор полимера (как правило, эластомера) в пластификаторе и суспензия полимера в цластифнкаторе (пластнзоль).
Такое деление условно, резкой границея между реальными представителями этих классов ГС нег. Так, раствор полимера отличается от истинного, а в суснензни частицы полимера (пластика) частично растворяются. ГС типа «раствор» на практике использу|от в виде сильнопластифицированного вгясокомолекулярного эластомера (мол. масса 104 — 106), например, композиция бутилкаучука или бутадненового каучука с трансформаторным маслом (1:б — 1:8), либо в виде олигомера с реакпиопноспособнымн функциональными группами или с нспредельньн ми связями. Каждый из этих чрастворов» имеет как преимущества, так и недостатки.
Го мчее евнтеоитее активное ГС тина «суспензия» называют цластизольными. В отличие от «растворов» основнЫм процессом, протекающим нри отвсржяенин этих ГС, является набухание частиц высокомолекулярного полимера (как правило, пластика) с последующим слиянном нх в монолитную структуру геля. Таким образом, отвержлеине ГС типа «суспензия» является преимущественно физическим процессом. Олновременно с этим с целью стабилизации физической структуры геля нри новынтенных температурах и обеспечения требуемого уровня механических характеристик зарядов проводят и химическое сшнванне макро- молекул полимера с образованием рслкосетчатой пространственной структуры. Полимерными ГС типа «суспензия» являются, например, системы: нитраты целлюлозы с нитратами многоатомных спиртов, сополимер метилметакрнлата и метакриловой кислоты с фторлицитроэтилформалем.
Тиновые составы СРТТ лля ракет различных классов содержат как «инертные», так и «активныс» ГС, как «растворного», так и тсуспензиониого» тинов. В качестве нолимерной основы современных СРТТ иснользуют нреимущественно бутадисновые, изопреновые и уретановые каучуки, ннтраты целлюлозы, соиолимер «Витая», нолитстразольт. Основнымн нластифнкаторами являются продукты переработки нефти (масла, смолы и др.), растительные масла.
синтетические сложные эфиры (фталаты, себацинаты), нитроэфнры глицерина, лигликоля, триглнколя, линейные нитрамины и лр. Наряду с компонентами системы отверждения (собственно отверлнтель, инициатор, ускоритель, замеллитель преждевременного отвсржлсттня), ГС содержат снецнальные добавки (новерхностно-активные вещества, алгезнвы, стабилизаторы), улучшатощне технологические свойства топливных масс, механические и другие характеристики зарядов. ° Тичнагл И.
Ракетные двигатели па типическом топливе. — Мл Мир, т990.-463 ез Энциклопедии полииероы. Мл Советовал аиииклопедил, 1974, Пауиткнл Я.М. Жттдкне и твердые ракетные топлива. - Мл Наука, т 978. — ! 92 с. 8.О. 7(учкрлн Горючее свввчющее автввв4зе — композиция, состоящая из полимеров, пластификаторов и компонентов системы отверждения (структурирования), способная к самостоятельному горению в инер. твой среде. Способность к самостоятельному горению обусловлена содержанием достаточно болыцого количества окислительных элементов (кислорола, хлора, фтора н лр.) в компонентах АГС Коэффициент обеспеченности окнслительными элементами для АГС Го ячие точки н и иницин овании дееоианни тда ными волнами 197 составляет 0,2 — 0,8 в зависимости от природы и содержания компонентов.
Полимерной основой АГС являются, как правило, полярные полимеры: ннтрополиуретан, нитраты целлюлозы, сополимер метилметакрилата и мстакриловой кислоты, тетразолы, полиглицидилазиды и др. Основными поставщиками окислительных элементов в составе АГС являются пластификаторы, в качестве которых используются, например, тринитрат глицерина, динитратдиэтиленгликоль н др.
Наряду с этим АГС отлича1отся от инертных связующих повьппенной эптальпией образования компонентов и плотностью. Это позволяет создавать на их основе более высокоэнергетические и высокоплотпые твердые топлива с большим массовым (18)е) н объемным (25/) содержанием горючего-связующего. За счет значительного содержания в топливах с АГС полимерной матрицы представляется возможным вводить в их состав большое количество высокодисперсных и высокочувствительных компонентов без ухудшения комплекса технологических и эксплуатационных характеристик топлив. Так, например, в современных РТТ па основе АГС по сравнению с топливами па инертном связующем увеличено СОдЕржаинс ОКтОГЕНа дО 757е МаСС., а ВЫСОКОднСПЕрСНЫХ ПОРОШКОВ алюминия и гидрида алюминия — до 25;4 масс.
Наряду с преимуществами АГС по сравнению с инертными в отдельных случаях обусловливают и некоторые недостатки СТТ, например, пониженную физико-химическую стабильность, повышенную взрьпкюпасность, малый диапазон регулирования баллистиче- скФ: характеристик, более узкий температурный диапазон эксплуатации зарядов. ° Тнинаеай. Ракетные двигатели на химическом топливе.
— Ма Советская анцикаопеднн, 1974; Энциклопедия полимеров-- М.: Советская аицикаопедия, 1974; 77арыкнн Я.М, Жидкие и твердом ракетные топлива. — Мс Наука, 1976 — 192 с. сдв гусев Горичиа точки ири иииииироваиии яатоиаиии 9ЯарИЫ9ВИ ЬОИИадвИ. Ьольшинство практически важных взрывчатых веществ (ВВ) не являются гомогенными н содержат разнообразные дефекты — поры, трещины, включения, границы зерен и дефекты кристаллической структуры. Физическая неоднородность приводит к неравномерному распределению энергии при деформации ВВ ударными волнами н образованию так называемых ГТ илн очагов, в которых зарождается реакция разложения. Менее нагретая масса ВВ сгорает затем в волнах реакции, распространяющихся нз очагов.
Необходимость введения понятия ГГ обусловлена тем фактором, что Шз Го точки н н ноннин овонни лотонвннн нэ нммн волномн при ударно-волновом инициировании средняя температура взрывчатого вещества оказывается слишком низкой, чтобы вызвать наблюдаемое быстрое разложение. Размеры создаваемых ударной волной ГТ пропорциональны размерам неоднородностей, имеющихся в исходном веществе, и, как правило, следует говорить о появлении спектра очагов. Развитие процесса очагового воспламенения определяется соотношением скоростей тепловыделения экзотермической реакции и теплоотвода в окружающее холодное вещество.
Если гтреобладает тепловыделепие, то наблюдается прогрессивным рост температуры очага и скорости реакции-пронсходит тепловое самовоспламенение. В противном случае реакция в очаге прекращается. Так как теплопотери пропорциональны площади поверхности очага, а количество выделяющейся энергии — сто температуре и обьему, то вспышки возможны в тсх очагах, размеры которых выше пределыюго. Причем, чем мепыпе температура очага, тем больше должны быть его размеры, обеспечивающие устойчивое воспламенение ВВ. С увеличением амплитуды ударной волны температура очагов возрастает, н образуется болъшее количество ГТ. В дальнейшем химическая реакция развивается в форме послойного горения, скорость которого зависит от давления. По мере разгорания очагов поверхность горения увеличивается и объемная скорость химической реакции возрастает.
После объединения разгорающихся очагов наступает дегрессивная стадия горения. Наличие спектра очагов качественным образом изменяет динамику ударно-волнового инициирования детонации негомогенных ВВ. В отличие от однородных жидких и газсюбразных ВВ, в таких веществах не наблюдается выраженный период индукции, иницинрующая ударна волна переходит в детонационную относительно плаяно, без скачков и пересжатий.
Гипотеза ГТ позволяет объяснить влияли» структуры инициирующсго импульса на характер развития детонации в ВВ. Известно, например, что предварительное воздействие слабым импульсом сжатия приводит к уменьшению скорости разложения вещества в более мощной иницнирутощей ударной волне.
Это связано с повьнпснием однородности вещества нри его уплотнении в слабых волнах сжатия, дезактивацией части очагов и, как результат, снижением температуры и размера ГТ, образукнцихся в ииициирующейся ударной волне. Инициирование реакции подавляется также размытисм фронта волны сжатия, что обусловлено снижением температуры очагов при уменьп~снии скорости нагрузки. Необходимо, однако, отметить, что в общем случае аффект гомогенизации ВВ в слабых ударных волнах Г зиионнт зависит от интервала времени между предварительным и последующим воздействием.
Медленная реакция иа неоднородностях с повышенной температурой, неспособная воспламенить основную массу ВВ,может, тем пе менее, привести к росту пор„ растрескиваиию вещества и образованию промежуточных продуктов с высокой чувствительностью.
Влияние размера зерна на инициирование детонации косит немонотонный характер. При низких давлениях длина преддетоиационнаго участка возрастает с уменьшением размера частиц, а при высоких давлениях, наоборот, падает. Это обусловлено возрастанием вероятности развития очага с увеличением его размеров и температуры. Крупнозернистые ВВ имеют менее высокий порог инициирования, чем мелкодисперсиые. Вместе с тем мелкодисперсные ВВ в исходном состоянии содержат большее число неоднородностей, и при достаточно высоком давлении ударного сжатия в иих образуется больше очагов, чем в крупнозернистом ВВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
