RU2486432C1

RU2486432C1 - Staroverov's shot - 4 (versions)

Info

Publication number: RU2486432C1
Application number: RU2012106389/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Евгеньевич Староверов
Original assignee: Николай Евгеньевич Староверов
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-06-27

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: proposed shot comprises two shells arranged concentrically or coaxially one in the other. Inner shell is filled with gaseous or fine solid hydride while gap between inner and outer shells is filled with water or water-based antifreeze, or shells are filled otherwise. Explosive charge is arranged at the center or along axis or inner shell.

EFFECT: higher brisance.

7 cl

Description

Изобретение относится к гражданским и, особенно, к военным взрывным зарядам. Изобретение применимо во всех видах гражданских взрывных работ и во всех военных боеприпасах.The invention relates to civilian and, especially, to military explosive charges. The invention is applicable in all types of civilian blasting and in all military ammunition.

Известны взрывные заряды, см., например, «Оружие пехоты», Харвест, 1999, с.556. Изобретение направлено на усиление бризантного и осколочного действия взрывных боеприпасов.Explosive charges are known, see, for example, "Infantry Weapons", Harvest, 1999, p. 566. The invention is aimed at enhancing the blasting and fragmentation effects of explosive ordnance.

Скорость разлета осколков и давление на фронте ударной волны зависят от скорости звука в сжатом газе, который образуется в объеме, занимаемом взрывчатым веществом (далее ВВ). В той смеси газов, которая образуется после взрыва большинства ВВ, и при той температуре и давлении скорость звука обычно не превышает 1100 м/сек. И быстро падает по мере адиабатического расширения взрывных газов. Скорость осколков, естественно, еще меньше.The velocity of the expansion of the fragments and the pressure at the front of the shock wave depend on the speed of sound in the compressed gas, which is formed in the volume occupied by the explosive (hereinafter BB). In the mixture of gases that forms after the explosion of most explosives, and at that temperature and pressure, the speed of sound usually does not exceed 1100 m / s. And it drops rapidly as the adiabatic expansion of explosive gases. The speed of the fragments, of course, is even lower.

Между тем скорость звука в водороде даже при нормальных температуре и давлении 1330 м/сек. То есть если баллон с водородом в форме снаряда при комнатной температуре просто лопнет от внутреннего давления, то он создаст намного более сильную ударную волну и придаст осколкам значительно большую начальную скорость, чем осколочно-фугасный заряд с обычным ВВ такого же веса. А если еще и немного повысить температуру водорода, то давление на фронте ударной волны и скорость осколков резко возрастут. Например, водород с температурой всего 650 градусов С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/сек и сможет разогнать осколки до скорости 2120 м/сек. То есть получится «холодный взрыв», в результате которого из-за адиабатического расширения газ после взрыва может иметь приблизительно температуру окружающей среды.Meanwhile, the speed of sound in hydrogen even at normal temperature and pressure of 1330 m / s. That is, if a hydrogen cylinder in the form of a shell at room temperature simply bursts from internal pressure, then it will create a much stronger shock wave and give the fragments a much higher initial velocity than a high-explosive fragmentation charge with a conventional explosive of the same weight. And if you also slightly increase the temperature of hydrogen, then the pressure at the front of the shock wave and the velocity of the fragments will increase sharply. For example, hydrogen with a temperature of only 650 degrees C (this is below its ignition temperature) will have a sound speed of 2360 m / s and will be able to accelerate the fragments to a speed of 2120 m / s. That is, a “cold explosion” will result, as a result of which, due to adiabatic expansion, the gas after the explosion can have approximately the ambient temperature.

На этом и основана идея данного изобретения. Цель изобретения - повышение скорости разлета осколков, давления на фронте ударной волны и радиуса осколочного и фугасного действия заряда.This is the basis of the idea of this invention. The purpose of the invention is to increase the speed of expansion of fragments, the pressure at the front of the shock wave and the radius of the fragmentation and high explosive charge.

Данный заряд содержит две оболочки, концентрично или коаксиально расположенные одна в другой, внутренняя оболочка заполнена газообразным или мелкодисперсным твердым гидридом, а промежуток между внутренней и внешней оболочками заполнен водой, или водоспиртовой смесью, или водогликолевой смесью, или водоглицериновой смесью, или смесью этих смесей, или антифризом на основе воды, или оболочки заполнены наоборот, причем в центре или по оси внутренней оболочки имеется заряд взрывчатого вещества (далее ВВ).This charge contains two shells concentrically or coaxially located one into the other, the inner shell is filled with gaseous or finely divided solid hydride, and the gap between the inner and outer shells is filled with water, or an alcohol-alcohol mixture, or a water-glycol mixture, or a water-glycerin mixture, or a mixture of these mixtures, or antifreeze based on water, or the shells are filled on the contrary, and in the center or along the axis of the inner shell there is an explosive charge (hereinafter BB).

При этом желательно, чтобы внешняя оболочка была прочнее, чем внутренняя (в боевых зарядах внешняя оболочка может быть осколкообразующей), а внутренняя имела бы насечки или зонную закалку для равномерного дробления (она тоже может быть осколкообразующей).At the same time, it is desirable that the outer shell be stronger than the inner one (in combat charges, the outer shell can be fragmented), and the inner shell should have notches or zone hardening for uniform crushing (it can also be fragmented).

ЗАПАСНОЙ ВАРИАНТ. Если скорость распространения фронта реакции в замкнутом пространстве в данной среде (по аналогии с ВВ назовем ее «скорость детонации») окажется ниже предела требований, предъявляемых к ВВ (достаточно условно этот нижний предел в данном случае можно обозначить как скорость звука в воздухе, то есть в среднем 350 м/сек), то возможны два запасных варианта. Первый - прочность оболочки выбирается из условия ее разрушения при внутреннем давлении, равном 80-95% от максимального давления при окончании реакции. И в этом случае оболочка через некоторое время (доли секунд или даже секунды) саморазрушается, разбрасывая осколки и вызывая ударную волну.SPARE OPTION. If the velocity of propagation of the reaction front in a confined space in a given medium (by analogy with explosives is called the “detonation velocity”) is below the limit of requirements for explosives (quite tentatively, this lower limit in this case can be designated as the speed of sound in air, i.e. 350 m / s on average), then two fallback options are possible. First, the shell strength is selected from the condition of its destruction at an internal pressure equal to 80-95% of the maximum pressure at the end of the reaction. And in this case, the shell after some time (fractions of seconds or even seconds) self-destructs, scattering fragments and causing a shock wave.

Второй - оболочка делается чуть прочнее (и тяжелее) и выдерживает максимальное давление продуктов реакции. То есть сама она не разрушится. Тогда она после окончания реакции разрезается перфорирующим линейным кумулятивным зарядом, расположенным снаружи или изнутри оболочки. Форма разреза может быть выбрана самая разнообразная: для фугасных зарядов в бомбообразной оболочке выгоден разрез поперек по горизонтальной плоскости, и в этом случае основная энергия ударной волны будет направлена в стороны. А осколочные боеприпасы выгодно резать на мелкие части.The second - the shell is made a little stronger (and heavier) and can withstand the maximum pressure of the reaction products. That is, she herself will not be destroyed. Then, after the end of the reaction, it is cut by a perforating linear cumulative charge located outside or inside the shell. The shape of the cut can be chosen in the most diverse way: for high-explosive charges in a bomb-shaped shell, a cut across the horizontal plane is advantageous, in which case the main energy of the shock wave will be directed to the sides. A fragmentation of ammunition is advantageous to cut into small parts.

Для компенсации увеличения объема при частичном замерзании антифриза полость с ним может иметь металлический сильфон, или мембрану, или эластомерный, или резиновый, или резинотканевый мешок.To compensate for the increase in volume during partial freezing of antifreeze, the cavity with it can have a metal bellows, or a membrane, or an elastomeric, or rubber, or rubber-fabric bag.

Пример. Работает заряд так: при взрыве внутреннего заряда ВВ компоненты смешиваются, и происходит реакция, например, гидрида бериллия:Example. The charge works like this: when the internal charge of the explosive explodes, the components mix and a reaction occurs, for example, beryllium hydride:

ВеН₂+H₂O=ВеО+2Н₂+291,5 кДж/моль.BeH ₂ + H ₂ O = BeO + 2H ₂ +291.5 kJ / mol.

То есть удельный экзотермический эффект реакции 10,05 кдж/г, что выше, чем у ВВ. Реакция будет идти быстро, потому что из-за взрыва внутреннего заряда ВВ внутри внешней оболочки резко поднимутся давление и температура. Степень дисперсности гидрида бериллия, естественно, чем мельче, тем лучше, так как скорость реакции должна быть максимально большая. Большую скорость реакции обеспечит резкое повышение температуры и давления внутри внешней оболочки при взрыве внутреннего заряда ВВ.That is, the specific exothermic effect of the reaction is 10.05 kJ / g, which is higher than that of explosives. The reaction will go quickly, because due to the explosion of the internal explosive charge inside the outer shell, pressure and temperature will rise sharply. The degree of dispersion of beryllium hydride, of course, the finer the better, since the reaction rate should be as high as possible. A large reaction rate will provide a sharp increase in temperature and pressure inside the outer shell during the explosion of the internal explosive charge.

Как видно из реакции, стехиометрическое соотношение компонентов должно быть 11,014:18,02, и при этом выделится 4,03 г/м водорода. Что в процентном соотношении составляет 37,93:62,07% и выделится 14,81% водорода от исходной массы реагирующих веществ. Из-за частичного терморазложения гидрида и по другим причинам (особенно при применении антифриза) возможны отклонения в ту или другую сторону до 20%. В случае применения антифриза расчет следует вести с учетом возможного реагирования и других компонентов антифриза. Оптимальное соотношение подбирается опытным путем.As can be seen from the reaction, the stoichiometric ratio of the components should be 11.014: 18.02, and 4.03 g / m of hydrogen will be released. Which in percentage terms is 37.93: 62.07% and 14.81% hydrogen will be released from the initial mass of reacting substances. Due to the partial thermal decomposition of hydride and for other reasons (especially when using antifreeze), deviations in one direction or another up to 20% are possible. In the case of the use of antifreeze, the calculation should be carried out taking into account the possible response and other components of antifreeze. The optimal ratio is selected empirically.

Примерные расчеты показывают, что температура реакции будет при постоянном давлении 3180 градусов С, а при постоянном объеме 3760 градусов С. Скорость звука в водороде в последнем случае составит 4930 м/сек. Это вызовет высокое давление на фронте ударной волны и придаст осколкам скорость около 4500 м/сек. А так как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, то пробивная сила осколков будет примерно в 20 раз выше. Разумеется, закон сохранения энергии никто не отменял - энергия сжатого газа и взрыва должна быть больше кинетической энергии взрывной волны и энергии осколков.Approximate calculations show that the reaction temperature will be at a constant pressure of 3180 degrees C, and at a constant volume of 3760 degrees C. The speed of sound in hydrogen in the latter case will be 4930 m / s. This will cause high pressure at the front of the shock wave and give the fragments a speed of about 4,500 m / s. And since the kinetic energy is proportional to the square of the speed, the breakdown force of the fragments will be approximately 20 times higher. Of course, no one canceled the law of conservation of energy - the energy of compressed gas and explosion should be greater than the kinetic energy of the blast wave and the energy of fragments.

В качестве боеприпаса такой заряд будет обладать еще и сильным зажигательным действием - ведь разлетевшийся водород будет подожжен взрывными газами. Причем особенно это будет заметно при взрыве заряда в замкнутом помещении: при попадании гранаты в окно здания, при пробитии 30-мм снарядом брони БМП или обшивки самолета, при попадании снаряда внутрь корабля - быстро, почти взрывообразно сгоревший водород вызовет термобарический эффект, поражая живую силу и разрушая конструкцию объекта.As an ammunition, such a charge will also have a strong incendiary effect - because the scattered hydrogen will be ignited by explosive gases. And this will be especially noticeable in case of a charge explosion in an enclosed space: when a grenade hits the building’s window, when a 30-mm shell penetrates the BMP’s armor or the skin of the aircraft, and when the projectile hits the ship, quickly, almost explosively burnt hydrogen will cause a thermobaric effect, striking manpower and destroying the construction of the object.

Как лучше разместить реагенты заряда - гидрид внутри, а вода - в промежуточной полости, или наоборот, следует определить опытным путем.How best to place the charge reagents - hydride inside, and water - in the intermediate cavity, or vice versa, should be determined empirically.

В чисто водяном виде заряд обладает небольшим недостатком - температура его хранения и применения не может быть ниже 0 градусов С. При современном уровне техники это не является проблемой.In pure water form, the charge has a slight drawback - its storage and use temperature cannot be lower than 0 degrees C. This is not a problem with the current level of technology.

В графических материалах изобретение не нуждается.The invention does not need graphic materials.

Claims

1. A charge, characterized in that it contains two shells concentrically or coaxially located one in another, the inner shell is filled with gaseous or finely divided solid hydride, and the gap between the inner and outer shells is filled with water or water-based antifreeze, or the shells are filled in reverse, there is an explosive charge in the center or along the axis of the inner shell.

2. The charge according to claim 1, characterized in that the antifreeze is a water-alcohol mixture or a water-glycol mixture, or a water-glycerin mixture, or a mixture of these mixtures.

3. The charge according to claim 1, characterized in that the outer shell is stronger than the inner one, and the inner one has notches or zone hardening for uniform crushing.

4. The charge according to claim 1, characterized in that it contains beryllium hydride 37.93 ± 20%, and water 62.07 ± 20%.

5. The charge according to claim 1, characterized in that the cavity with water or antifreeze has a metal bellows or membrane, or an elastomeric, or rubber, or rubber-fabric bag.

6. The charge according to claim 1, characterized in that the shell strength is 80-95% of the maximum internal pressure after the end of the reaction.

7. The charge according to claim 1, characterized in that it has an explosive or cumulative charge inside or outside that can pierce or cut through the shell.