RU2486436C1 - Staroverov's shot - 7 (versions) - Google Patents

Staroverov's shot - 7 (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2486436C1
RU2486436C1 RU2012106380/11A RU2012106380A RU2486436C1 RU 2486436 C1 RU2486436 C1 RU 2486436C1 RU 2012106380/11 A RU2012106380/11 A RU 2012106380/11A RU 2012106380 A RU2012106380 A RU 2012106380A RU 2486436 C1 RU2486436 C1 RU 2486436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydride
charge
shell
oxygen
explosive
Prior art date
Application number
RU2012106380/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Евгеньевич Староверов
Original Assignee
Николай Евгеньевич Староверов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Евгеньевич Староверов filed Critical Николай Евгеньевич Староверов
Priority to RU2012106380/11A priority Critical patent/RU2486436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2486436C1 publication Critical patent/RU2486436C1/en

Links

Landscapes

  • Air Bags (AREA)

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.
SUBSTANCE: in compliance with first version, proposed shot comprises shell accommodating pressurised hydride and oxygen. Besides it houses fuse, or detonation, or shaped charge inside explosive arranged inside or outside of said shell and capable of piercing said shell. In compliance with second version, said shot includes hydride and oxygen-releasing substance. Besides it houses fuse, or detonation, or shaped charge inside explosive arranged inside or outside of said shell.
EFFECT: higher brisance.
13 cl

Description

Изобретение относится к гражданским и, особенно, к военным взрывным зарядам.The invention relates to civilian and, especially, to military explosive charges.

Изобретение применимо во всех видах гражданских взрывных работ и во всех военных боеприпасах.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.Explosive charges are known, see, for example, "Infantry Weapons", Harvest, 1999, p. 566.

Изобретение направлено на усиление бризантного и осколочного действия взрывных боеприпасов.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, 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.

Можно использовать реакции с выделением водорода, дающие как можно большее удельное (т.е. на 1 г) энерговыделение, например реакцию гидрида бериллия с водой, дающую 10,05 кДж/г. Это, кстати, одна из лучших реакций по эквивалентному показателю, то есть по энерговыделению и по процентному выделению водорода. Если ввести эквивалентный показатель, равный произведению удельной энергии на процент водорода от первоначальной массы, то у данной реакции будет второй показатель - 1,39. Первое место займет реакция диборана с аммиаком с образованием нитрида бора. У нее энерговыделение меньше, 7,27 кДж/г, зато больше процент водорода - 19,4, и поэтому эквивалентный показатель у нее 1,41.Hydrogen-generating reactions can be used that give the greatest possible specific (i.e., 1 g) energy release, for example, the reaction of beryllium hydride with water, giving 10.05 kJ / g. This, by the way, is one of the best reactions in terms of an equivalent indicator, that is, in terms of energy release and percentage hydrogen evolution. If we introduce an equivalent indicator equal to the product of specific energy by the percentage of hydrogen from the initial mass, then this reaction will have a second indicator - 1.39. The first place is occupied by the reaction of diborane with ammonia with the formation of boron nitride. She has less energy release, 7.27 kJ / g, but the percentage of hydrogen is greater - 19.4, and therefore her equivalent indicator is 1.41.

Но есть шанс повысить энерговыделение, если использовать экзотермический эффект реакции образования воды.But there is a chance to increase energy release if you use the exothermic effect of the reaction of water formation.

ВАРИАНТ 1. Поэтому данный заряд содержит оболочку, в которой под давлением находятся гидрид и кислород, а также заряд содержит внутри запал или содержит инициирующий взрывной или кумулятивный заряд взрывчатого вещества, расположенный изнутри или снаружи оболочки и способный пробить оболочку.OPTION 1. Therefore, this charge contains a shell in which hydride and oxygen are under pressure, and also the charge contains a fuse inside or contains an explosive or cumulative explosive charge located inside or outside the shell and capable of breaking through the shell.

Кислород в оболочке может быть в газообразном виде, а может быть и в криогенном - в жидком. Гидриды могут использоваться любые.Oxygen in the shell can be in gaseous form, and maybe in cryogenic form - in liquid. Any hydrides can be used.

Экзотермическая лавинообразная, то есть взрывная, реакция в таком заряде идет двухступенчато. Рассмотрим ее на примере гидрида бериллия.The exothermic avalanche-like, i.e. explosive, reaction in such a charge proceeds in two stages. Consider it with the example of beryllium hydride.

Пример 1:Example 1:

2ВеН2+O2=ВеН2+Be+Н2+O2=ВеН2+ВеО+H2O=2ВеО+2Н2+1155 кДж.2BeH 2 + O 2 = BeH 2 + Be + H 2 + O 2 = BeH 2 + BeO + H 2 O = 2BeO + 2H 2 + 1155 kJ.

То есть происходит как бы половинное сгорание гидрида бериллия. Но, если при полном сгорании выделилась бы вода, скорость звука в которой в 3,2 раза меньше, чем в водороде, то при половинном сгорании выделится нужный нам водород.That is, half-burning of beryllium hydride occurs, as it were. But, if water would be released during complete combustion, the speed of sound of which is 3.2 times less than in hydrogen, then during half-combustion, the hydrogen we need will be released.

Выделение водорода в этой реакции небольшое - 7,47%, но зато энерговыделение 1155 кДж, или 21,39 кДж/г, рекордное. Кстати, упомянутый эквивалентный коэффициент у этой реакции 2,86 - тоже рекордный.The hydrogen evolution in this reaction is small - 7.47%, but the energy evolution of 1155 kJ, or 21.39 kJ / g, is a record. By the way, the mentioned equivalent coefficient for this reaction of 2.86 is also a record.

Однако слишком маленькое выделение водорода внушает опасение: сумеет ли такое количество водорода разогнать такое большое количество балласта (оксида бериллия) до скорости, приближающейся к своей рекордной скорости звука при данной температуре. Произведем проверочный расчет по кинетической энергии продуктов реакции. Окажется, что при 100% к.п.д. продукты реакции без учета плавления и испарения могут достичь скорости 6540 м/сек, с учетом плавления - 6125 м/сек, а с учетом испарения оксида бериллия при температуре 4120 градусов С и затраченного на это тепла, температура не поднимется выше этой температуры (без учета испарения расчетная температура реакции 8885 градусов С). При этом скорость звука в водороде составит 5150 м/сек. Такова будет скорость взрывной волны. Скорость осколков сильно зависит от их массы и вряд ли превысит 4000 м/сек. К тому же водород будет сильно загрязнен парами оксида бериллия, и скорость звука в нем снизится.However, too little hydrogen emission is a concern: can such an amount of hydrogen be able to disperse such a large amount of ballast (beryllium oxide) to a speed approaching its record speed of sound at a given temperature. Let us make a verification calculation for the kinetic energy of the reaction products. It turns out that at 100% efficiency reaction products without taking into account melting and evaporation can reach a speed of 6540 m / s, taking into account melting - 6125 m / s, and taking into account the evaporation of beryllium oxide at a temperature of 4120 degrees C and the heat expended on it, the temperature will not rise above this temperature (excluding evaporation calculated reaction temperature 8885 degrees C). In this case, the speed of sound in hydrogen will be 5150 m / s. Such will be the speed of the blast wave. The speed of the fragments strongly depends on their mass and is unlikely to exceed 4000 m / s. In addition, hydrogen will be heavily contaminated with beryllium oxide vapors, and the speed of sound in it will decrease.

Соотношение компонентов в данной реакции 22,06:32, то есть с учетом возможных отклонений и побочных реакций 40,81+-20% гидрида бериллия и, естественно, 59,19+-20% кислорода. Такой большой допуск дан для того, чтобы можно было опытным путем определить оптимальное соотношение - сколько гидрида сжигать, а сколько разлагать, то есть варьировать количество выделившегося водорода.The ratio of components in this reaction is 22.06: 32, that is, taking into account possible deviations and side reactions of 40.81 + -20% beryllium hydride and, of course, 59.19 + -20% oxygen. Such a large tolerance is given in order to be able to experimentally determine the optimal ratio - how much hydride to burn and how much to decompose, that is, to vary the amount of hydrogen released.

В приведенной выше реакции кислорода по массе должно быть примерно в полтора раза больше, чем гидрида (в данном случае - гидрида бериллия). Учитывая малую плотность кислорода, и сравнительно большую плотность гидрида бериллия, становится ясно, что желательно каким-то образом равномерно распределить мелкодисперсный гидрид в газообразном или жидком кислороде. Сделать это можно, например, так.In the above reaction, the oxygen by mass should be about one and a half times more than the hydride (in this case, beryllium hydride). Given the low density of oxygen, and the relatively high density of beryllium hydride, it becomes clear that it is desirable to somehow evenly distribute the fine hydride in gaseous or liquid oxygen. This can be done, for example, like this.

ВАРИАНТ 1-А. Заряд имеет две концентричных или коаксиальных оболочки, и во внутренней оболочке находится гидрид и один или два небольших заряда ВВ, а во внешней оболочке находится газообразный кислород. Единственный или первый заряд ВВ взрывается и сравнительно равномерно распыляет гидрид в кислороде. Если есть второй заряд ВВ, то он после смешивания реагентов поджигает смесь. Или она поджигается одновременно с распылением.OPTION 1-A. The charge has two concentric or coaxial shells, and in the inner shell there is a hydride and one or two small explosive charges, and oxygen gas is in the outer shell. A single or first explosive charge explodes and sprays a hydride relatively uniformly in oxygen. If there is a second explosive charge, then after mixing the reagents, it ignites the mixture. Or it is set on fire at the same time as a spray.

ВАРИАНТ 1-Б. В случае с жидким кислородом вариант «А» не применим. Надо заранее распределить гидрид в кислороде. Сделать это можно, например, так: гидрид в заряде приклеен к стеклонити из тугоплавкого стекла или из металла гидрида (если это металл), которая равномерно или хаотично расположена в объеме заряда.OPTION 1-B. In the case of liquid oxygen, option “A” is not applicable. It is necessary to distribute the hydride in oxygen in advance. This can be done, for example, as follows: the hydride in charge is glued to glass fiber from refractory glass or from a metal hydride (if it is metal), which is uniformly or randomly located in the charge volume.

То есть пропитанная клеящим составом нить опыляется мелкодисперсным гидридом (если гидрид в твердой фазе), и получается как бы «опушенная» нить. Тугоплавким стекло должно быть для того, чтобы не тратить тепловую энергию на плавление, то есть на фазовый переход стекла. Клей должен выделять при нагревании как можно меньше газов, чтобы не загрязнять ими водород, например кремнийорганические соединения. Равномерное распределение нити в объеме заряда подразумевает ее намотку на какой-то легкий каркас, например, из металла гидрида. А хаотичное распределение подразумевает беспорядочную набивку нити в объем заряда с образованием как бы «войлока» нужной плотности.That is, the thread impregnated with an adhesive composition is pollinated with finely divided hydride (if the hydride is in the solid phase), and a “fluffy” thread is obtained. Glass should be refractory in order not to waste heat energy on melting, that is, on the phase transition of the glass. The glue should emit as few gases as possible during heating so as not to contaminate them with hydrogen, such as organosilicon compounds. The uniform distribution of the filament in the charge volume implies its winding on some kind of light frame, for example, from a hydride metal. A chaotic distribution implies random packing of the thread into the charge volume with the formation of a kind of “felt” of the desired density.

ВАРИАНТ 1-В. В этом варианте гидрид смешивается с измельченным мелковолокнистым пироксилином или коллоксилином (нитрованная вата), или наклеивается с одной или с двух сторон на слои ткани из пироксилина или коллоксилина (нитрованная марля), и последние равномерно распределяются в объеме заряда (марля - слоями или рулоном). Наличие пироксилина, коллоксилина, или других сгораемых веществ (в том числе ВВ) несколько загрязняет водород, зато активирует процесс реакции.OPTION 1-B. In this embodiment, the hydride is mixed with crushed small-fiber pyroxylin or colloxylin (nitrated cotton wool), or glued on one or both sides to layers of pyroxylin or colloxylin fabric (nitrated gauze), and the latter are evenly distributed in the charge volume (gauze - in layers or roll) . The presence of pyroxylin, colloxylin, or other combustible substances (including explosives) somewhat pollutes hydrogen, but it activates the reaction process.

ВАРИАНТ 1-Г. Если гидрид в газообразном виде (бораны, силаны, фосфин), то он смешивается с кислородом в одной фазе - в сжатом газообразном или в жидком криогенном виде.OPTION 1-G. If the hydride is in gaseous form (boranes, silanes, phosphine), then it is mixed with oxygen in one phase - in compressed gaseous or in liquid cryogenic form.

ВАРИАНТ 1-Д. В рассмотренном выше примере реакция, скорее всего, пойдет именно так, как указано. Этому способствует то, что молекула кислорода и молекула гидрида бериллия при встрече реагируют «без остатка», и то, что водород вступает в реакцию с кислородом только при температуре выше 700 градусов С, а атом бериллия может реагировать с кислородом уже при комнатной температуре. Однако, при применении некоторых других гидридов, например гидрида лития, алюминия, литий-алюминия (двойной гидрид), может пойти преимущественно реакция соединения кислорода с водородом. В этом случае при взрыве заряда может совсем не образоваться водорода, а образуются только пары воды и второй компонент (например, литий) в чистом виде. Это резко снизит скорость звука в продуктах реакции, следовательно, эффективность заряда.OPTION 1-D. In the above example, the reaction is likely to go exactly as indicated. This is facilitated by the fact that the oxygen molecule and the beryllium hydride molecule react “without residue” upon meeting, and that hydrogen only reacts with oxygen at temperatures above 700 degrees C, and the beryllium atom can react with oxygen even at room temperature. However, when using some other hydrides, for example lithium hydride, aluminum hydride, lithium aluminum hydride (double hydride), the reaction of oxygen compound with hydrogen can predominantly take place. In this case, when the explosion of the charge, hydrogen may not form at all, and only water vapor and the second component (for example, lithium) are formed in pure form. This will sharply reduce the speed of sound in the reaction products, therefore, the charge efficiency.

Чтобы этого не произошло, гидрид а заряде следует разделить на две порции. То есть заряд содержит две или три оболочки, и во внешней оболочке содержится часть гидрида (например, половина), а во второй от внешнего слоя оболочке содержится кислород и гидрид, или же во второй от внешнего слоя оболочке содержится кислород, в третьей от внешнего слоя оболочке содержится гидрид (оставшаяся часть, причем это может быть другой гидрид) и один или два заряда ВВ (то есть сочетание с вариантом 1-А).To prevent this, the hydride in the charge should be divided into two portions. That is, the charge contains two or three shells, and the outer shell contains a part of the hydride (for example, half), and the second shell contains oxygen and hydride, or the second shell contains oxygen, the third from the outer layer the shell contains a hydride (the remainder, which may be another hydride) and one or two explosive charges (i.e., combination with option 1-A).

Причем, так как во второй от внешнего слоя оболочке имеется избыточное давление кислорода, то, чтобы оно не разрушило эту оболочку, или чтобы ее не пришлось делать избыточно прочной, во внешней оболочке находится газ, например водород, под тем же давлением, что и во второй от внешнего слоя оболочке. Для изготовления такого заряда надо синхронно накачивать обе эти оболочки, не допуская большой разницы давлений между ними.Moreover, since there is excess oxygen pressure in the second shell from the outer layer, so that it does not destroy this shell, or so that it does not have to be made excessively strong, there is a gas in the outer shell, for example hydrogen, under the same pressure as in the second from the outer layer is the shell. To make such a charge, both of these shells must be simultaneously pumped up, avoiding a large pressure difference between them.

Варианты 1-Б, В, Г, Д плохо переносят перегрузки, и поэтому не пригодны для стрельбы из орудий и минометов.Options 1-B, C, D, D do not tolerate overloads, and therefore are not suitable for firing from guns and mortars.

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”) will be below the limit of requirements for explosives (quite conventionally, this lower limit in this case can be designated as the speed of sound in air, then there is an average of 350 m / s), 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.

ВАРИАНТ 2. Хранить кислород в боеприпасе в сжатом состоянии с одной стороны выгодно, так как энергия сжатого газа складывается с энергией химического взрыва, что усиливает и взрывную волну и увеличивает начальную скорость осколков. Но с другой стороны в некоторых случаях это бывает неудобно, например, при подрыве мостов или других инженерных сооружений.OPTION 2. It is beneficial to store oxygen in the ammunition in a compressed state on the one hand, since the energy of the compressed gas is added to the energy of a chemical explosion, which amplifies the blast wave and increases the initial velocity of the fragments. But on the other hand, in some cases it can be inconvenient, for example, when undermining bridges or other engineering structures.

В этих случаях можно применить связанный кислород, например нитраты, хлораты, перхлораты, супероксид калия, перманганаты, их смеси и другие известные или открытые в будущем кислородовыделяющие вещества.In these cases, bound oxygen can be used, for example, nitrates, chlorates, perchlorates, potassium superoxide, permanganates, mixtures thereof and other known or emerging oxygen-generating substances.

Поэтому данный заряд, если в нем применен твердый гидрид бериллия или боргидрид бериллия, или другой твердый гидрид, может не содержать оболочки, по крайней мере - прочной. Какая-то оболочка, например полиэтиленовая пленка, все же желательны, так как гидрид может реагировать с воздухом (с влагой, содержащейся в нем), а кислородовыделяющее вещество может отсыреть во влажном воздухе. Однако, если в качестве гидрида взят газообразный гидрид, например диборан, моносилан или фосфин, то прочная оболочка по-прежнему необходима.Therefore, this charge, if it uses solid beryllium hydride or beryllium borohydride, or another solid hydride, may not contain a shell, at least - strong. Some kind of shell, such as a plastic film, is still desirable, since the hydride can react with air (with the moisture contained in it), and the oxygen-releasing substance can damp in moist air. However, if gaseous hydride, such as diborane, monosilane or phosphine, is taken as the hydride, a strong shell is still necessary.

Очень любопытный вид может иметь реакция термического разложения с выделением кислорода, если взят нитрат тяжелого металла, который термически разлагается с образованием оксида этого металла, а в качестве гидрида взят гидрид металла, стоящего в ряду напряжений левее упомянутого металла. В этом случае между окисью тяжелого металла и выделившимся в чистом виде металлом гидрида возможна реакция металлотермии (аналогично «термиту») с выделением большого количества тепла. Особенно, если взят гидрид бериллия (стандартная мольная энтальпия образования оксида бериллия = -598 кДж.). Например:A thermal decomposition reaction with the evolution of oxygen can be of a very curious kind if a heavy metal nitrate is taken, which is thermally decomposed to form the oxide of this metal, and the metal hydride is taken as a hydride, which is in a series of voltages to the left of the mentioned metal. In this case, between the heavy metal oxide and the hydride metal that has been separated in its pure form, a reaction of metallothermy is possible (similar to termite) with the release of a large amount of heat. Especially if beryllium hydride is taken (standard molar enthalpy of beryllium oxide formation = -598 kJ.). For example:

2Cu(NO3)2+2ВеН2-2CuO+4NO2+O2+2Ве+2Н2=2Cu+2ВеО+4NO2+2H2O2Cu (NO 3 ) 2 + 2BeN 2 -2CuO + 4NO 2 + O 2 + 2Be + 2H 2 = 2Cu + 2BeO + 4NO 2 + 2H 2 O

Или наоборот: если в качестве гидрида взят, например, гидрид бериллия, который в результате описанной в примере 1 реакции выделит оксид бериллия, а в качестве кислородовыделяющего вещества взят, например, перхлорат кальция или магния, чьи окислы имеют более отрицательную стандартную мольную энтальпию образования, то реакция металлотермии может произойти с ионами кальция или магния, выделившимися в результате разложения и диссоциации перхлоратов этих веществ. Причем экзотермическая.Or vice versa: if, for example, beryllium hydride is taken as a hydride, which, as a result of the reaction described in Example 1, releases beryllium oxide, and as an oxygen-releasing substance, for example, calcium or magnesium perchlorate, whose oxides have a more negative standard molar enthalpy of formation, then the metallothermy reaction can occur with calcium or magnesium ions released as a result of decomposition and dissociation of perchlorates of these substances. And exothermic.

ВеО+Me=Be+МеОBeO + Me = Be + MeO

Итак, данный заряд содержит гидрид и кислородовыделяющее вещество, а также заряд содержит внутри или снаружи запал, или содержит инициирующий взрывной или кумулятивный заряд взрывчатого вещества.So, this charge contains hydride and oxygen releasing substance, and also the charge contains a fuse inside or outside, or it contains an explosive or cumulative explosive charge.

У заряда с твердым кислородовыделяющим веществом, возможно, срок хранения будет больше, чем у зарядов с газообразным или жидким кислородом.A charge with a solid oxygen-releasing substance may have a longer shelf life than charges with gaseous or liquid oxygen.

Реакция в таком заряде идет так же, как и в первом варианте, но добавляется разложение кислородовыделяющего вещества или их смеси.The reaction in this charge proceeds in the same way as in the first embodiment, but decomposition of the oxygen-releasing substance or their mixture is added.

Пример 2: возьмем в качестве кислородовыделяющего вещества перхлорат калия. А в качестве гидрида, как и в первом варианте - гидрид бериллия. Реакция при нагревании будет:Example 2: take potassium perchlorate as an oxygen-releasing substance. And as the hydride, as in the first embodiment - beryllium hydride. The reaction when heated will be:

4ВеН2+KClO4=4ВеН2+KCl+2O2=2ВеН2+2ВеО+2H2O=4ВеО+KCl+4Н2 4BeN 2 + KClO 4 = 4BeN 2 + KCl + 2O 2 = 2BeN 2 + 2BeO + 2H 2 O = 4BeO + KCl + 4H 2

Выделится 1880 кДж, то есть 10,30 кДж/г, что значительно хуже, чем в первом варианте. Водорода будет всего 5,43% от исходной массы. Соотношение реагентов будет 44,12:138,55, то есть 24,15+-20% гидрида бериллия и 75,85+-20% перхлората калия.1880 kJ will stand out, that is 10.30 kJ / g, which is much worse than in the first embodiment. Hydrogen will be only 5.43% of the initial mass. The reagent ratio will be 44.12: 138.55, i.e. 24.15 + -20% beryllium hydride and 75.85 + -20% potassium perchlorate.

ВАРИАНТ 2-А. Если энтальпии образования обоих, участвующих в реакции веществ - и кислородовыделяющего, и гидрида - отрицательные, то есть если их реакции разложения эндотермические, то скорость реакции может оказаться недостаточной для взрыва. В этом случае можно добавить в заряд обычное ВВ. Это, конечно, загрязнит водород, но все же взрывная волна и скорость осколков будут намного больше, чем при взрыве обычного ВВ. То есть такой заряд содержит равномерно смешанное с гидридом и кислородовыделяющим веществом классическое взрывчатое вещество, например тротил.OPTION 2-A. If the enthalpies of formation of both substances involved in the reaction - both oxygen-releasing and hydride-are negative, that is, if their decomposition reactions are endothermic, then the reaction rate may be insufficient for an explosion. In this case, you can add a conventional explosive to the charge. This, of course, will contaminate hydrogen, but still the blast wave and the speed of the fragments will be much greater than during the explosion of a conventional explosive. That is, such a charge contains a classic explosive, such as TNT, uniformly mixed with hydride and oxygen releasing agent.

Самой перспективной будет реакция боргидрида бериллия или борана с перхлоратом или нитратом аммония. При этом кроме вышеуказанных реакций пойдет экзотермическая реакция образования нитрида бора (мольная энтальпия образования - -252,6 кДж, то есть 10,14 кДж/г), что еще больше повысит общий экзотермический эффект реакции. И, кроме того, повысит процент выделения водорода. При этом экзотермический эффект разложения аммония повысит скорость фронта горения в таком заряде.The most promising is the reaction of beryllium borohydride or borane with perchlorate or ammonium nitrate. In addition to the above reactions, an exothermic reaction of formation of boron nitride (molar enthalpy of formation –252.6 kJ, that is 10.14 kJ / g), which will further increase the overall exothermic effect of the reaction, will take place. And, in addition, it will increase the percentage of hydrogen evolution. In this case, the exothermic effect of ammonium decomposition will increase the velocity of the combustion front in such a charge.

Пример 3: Возьмем, как в примере 2, 24,15 г гидрида бериллия (температура плавления 220 градусов С), 75,85 перхлората калия (температура плавления 610 градусов С) и смешаем их с 50 г расплавленного тротила (температура плавления 80,85 градусов С). То есть получится смесь, содержащая гидрида бериллия 16,1%, перхлората калия 50,57% и тротила 33,33%. Смесь можно взрывать в расплавленном виде или дать ей остыть и затвердеть.Example 3: Take, as in example 2, 24.15 g of beryllium hydride (melting point 220 degrees C), 75.85 potassium perchlorate (melting point 610 degrees C) and mix them with 50 g of molten TNT (melting point 80.85 degrees C). That is, a mixture is obtained containing beryllium hydride 16.1%, potassium perchlorate 50.57% and TNT 33.33%. The mixture can be blown up in molten form or allowed to cool and harden.

При взрыве такой смеси кроме двух основных реакций: реакции гидрида с кислородом и реакции разложения тротила будут параллельно идти еще две реакции: реакция взаимодействия гидрида с парами воды, выделившимися в результате разложения тротила, и реакция окисления кислородом органических веществ, выделившихся в результате разложения тротила. Однако обе эти реакции не ухудшат главное - выделение водорода.In the explosion of such a mixture, in addition to the two main reactions: the hydride reaction with oxygen and the TNT decomposition reaction, two more reactions will go in parallel: the hydride reaction with water vapor released as a result of TNT decomposition, and the oxygen oxidation reaction of organic substances released as a result of TNT decomposition. However, both of these reactions will not worsen the main thing - the evolution of hydrogen.

Пример 4: Рассмотрим две реакции боргидрида бериллия с нитратом аммония.Example 4: Consider two reactions of beryllium borohydride with ammonium nitrate.

3Ве(ВН4)2+NH4NO3=3ВеО+2BN+4В+14Н2+1989,8 кДж.3Be (BH 4 ) 2 + NH 4 NO 3 = 3BeO + 2BN + 4B + 14H 2 +1989.8 kJ.

То есть энерговыделение 10,14 кДж/г, водород 14,39%, экв. показатель 1,46.That is, an energy release of 10.14 kJ / g, hydrogen of 14.39%, equiv. an indicator of 1.46.

Соотношение гидрида и селитры 116,1:80,04, или 59,19% и 40,81%.The ratio of hydride and nitrate is 116.1: 80.04, or 59.19% and 40.81%.

Теперь возьмем селитры в 2 раза больше, чтобы окислить бор:Now take saltpeter 2 times more to oxidize boron:

3Ве(ВН4)2+2NH4NO3=3ВеО+4BN+4В+B2O3+14Н2+3383,6 кДж.3Be (BH 4 ) 2 + 2NH 4 NO 3 = 3BeO + 4BN + 4B + B 2 O 3 + 14H 2 +3383.6 kJ.

То есть энерговыделение 12,25 кДж/г (с учетом плавления оксида бора 12,17 кДж/г), водород 10,95%, экв. показатель 1,33.That is, the energy release of 12.25 kJ / g (taking into account the melting of boron oxide 12.17 kJ / g), hydrogen 10.95%, equiv. indicator 1.33.

Соотношение гидрида и селитры 116,1:160,08, или 42,04% и 57,96%, формально. Показатель второй реакции выше, однако в ней есть три «минуса»: водород может загрязняться парами оксида бериллия (температура кипения 2100 градусов С), расплавленный оксид может «обволакивать» молекулы бора, препятствуя образованию нитрида бора, и избыток окислителя вместо бериллия и бора может начать окислять водород с образованием паров воды, то есть загрязнять водород. Возможно, оптимальное соотношение лежит где-то посередине (требуется серия экспериментов).The ratio of hydride and nitrate is 116.1: 160.08, or 42.04% and 57.96%, formally. The rate of the second reaction is higher, but it has three “minuses”: hydrogen can be contaminated with beryllium oxide vapors (boiling point 2100 degrees C), molten oxide can “envelop” boron molecules, preventing the formation of boron nitride, and an excess of oxidizing agent instead of beryllium and boron can start oxidizing hydrogen with the formation of water vapor, that is, pollute hydrogen. Perhaps the optimal ratio lies somewhere in the middle (requires a series of experiments).

Возможен вариант, когда вместо трех молекул боргидрида бериллия берется одна его молекула и еще две молекулы гидрида бериллия.It is possible that instead of three molecules of beryllium borohydride one of its molecules and two more beryllium hydride molecules are taken.

Расчетная температура (в градусах С) первой реакции при постоянном давлении - 4975, при постоянном объеме - 5785. Второй реакции соответственно 7165 и 8150. Но вследствие испарения оксида бора и вследствие плавления оксида бериллия, бора и нитрида бора (в интервале 2075-3000 градусов С) реальная температура будет ниже.The calculated temperature (in degrees C) of the first reaction at a constant pressure is 4975, with a constant volume of 5785. The second reaction is 7165 and 8150, respectively. But due to the evaporation of boron oxide and due to the melting of beryllium oxide, boron and boron nitride (in the range of 2075-3000 degrees C) the actual temperature will be lower.

Claims (13)

1. Заряд, отличающийся тем, что содержит оболочку, в которой под давлением находятся гидрид и кислород, а также заряд содержит внутри запал или содержит взрывной или кумулятивный заряд взрывчатого вещества, расположенный изнутри или снаружи оболочки, и способный пробить оболочку.1. A charge, characterized in that it contains a shell in which hydride and oxygen are under pressure, and the charge contains a fuse inside or contains an explosive or cumulative explosive charge located inside or outside the shell and capable of penetrating the shell. 2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что соотношение компонентов в данной реакции 40,81±20% гидрида бериллия и 59,19±20% кислорода.2. The charge according to claim 1, characterized in that the ratio of the components in this reaction is 40.81 ± 20% beryllium hydride and 59.19 ± 20% oxygen. 3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что имеет две концентричных или коаксиальных оболочки, и во внутренней оболочке находится гидрид и один или два небольших заряда взрывчатого вещества, а во внешней оболочке находится газообразный кислород.3. The charge according to claim 1, characterized in that it has two concentric or coaxial shells, and in the inner shell there is a hydride and one or two small explosive charges, and oxygen gas is in the outer shell. 4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что гидрид или гидрид металла (если это металл) в заряде приклеен к стеклонити из тугоплавкого стекла, которая равномерно или хаотично расположена в объеме заряда.4. The charge according to claim 1, characterized in that the metal hydride or hydride (if it is metal) in the charge is glued to the glass fiber from refractory glass, which is uniformly or randomly located in the charge volume. 5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что гидрид смешивается с измельченным мелковолокнистым пироксилином или коллоксилином или наклеивается с одной или с двух сторон на слои ткани из пироксилина или коллоксилина, и последние равномерно распределяются в объеме заряда.5. The charge according to claim 1, characterized in that the hydride is mixed with crushed small-fiber pyroxylin or colloxylin or glued on one or both sides to layers of pyroxylin or colloxylin fabric, and the latter are evenly distributed in the charge volume. 6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что если гидрид в газообразном виде (диборан, силан, фосфин), то он смешивается с кислородом в одной фазе - в сжатом газообразном или в жидком криогенном виде.6. The charge according to claim 1, characterized in that if the hydride is in gaseous form (diborane, silane, phosphine), then it is mixed with oxygen in one phase - in compressed gaseous or in liquid cryogenic form. 7. Заряд по п.1, отличающийся тем, что содержит две или три оболочки и во внешней оболочке содержится часть гидрида, а во второй от внешнего слоя оболочке содержится кислород и гидрид или же во второй от внешнего слоя оболочке содержится кислород, в третьей от внешнего слоя оболочке содержится гидрид и один или два заряда взрывчатого вещества.7. The charge according to claim 1, characterized in that it contains two or three shells and a part of the hydride is contained in the outer shell, and the second shell contains oxygen and hydride, or the second shell contains oxygen, in the third from the outer layer of the shell contains hydride and one or two explosive charges. 8. Заряд по п.7, отличающийся тем, что во внешней оболочке находится газ, например, водород, под тем же давлением, что и во второй от внешнего слоя оболочке.8. The charge according to claim 7, characterized in that in the outer shell there is a gas, for example, hydrogen, under the same pressure as in the second shell from the outer layer. 9. Заряд, отличающийся тем, что содержит гидрид и кислородовыделяющее вещество, а также заряд содержит внутри или снаружи запал или содержит взрывной или кумулятивный заряд взрывчатого вещества.9. A charge, characterized in that it contains a hydride and an oxygen-releasing substance, and also the charge contains a fuse inside or outside or contains an explosive or cumulative charge of an explosive. 10. Заряд по п.9, отличающийся тем, что в качестве кислородовыделяющего вещества содержит нитраты или хлораты, или перхлораты, или супероксид калия, или перманганаты, или их смесь.10. The charge according to claim 9, characterized in that the oxygen-generating substance contains nitrates or chlorates, or perchlorates, or potassium superoxide, or permanganates, or a mixture thereof. 11. Заряд по п.9, отличающийся тем, что прочность оболочки равна 80-95% от максимального давления, возможного в результате реакции.11. The charge according to claim 9, characterized in that the shell strength is 80-95% of the maximum pressure possible as a result of the reaction. 12. Заряд по п.9, отличающийся тем, что соотношение реагентов таково: 24,15±20% гидрида бериллия и 75,85±20% перхлората калия.12. The charge according to claim 9, characterized in that the ratio of the reactants is 24.15 ± 20% beryllium hydride and 75.85 ± 20% potassium perchlorate. 13. Заряд по п.9, отличающийся тем, что содержит равномерно смешанное с гидридом и кислородовыделяющим веществом взрывчатое вещество. 13. The charge according to claim 9, characterized in that it contains an explosive substance uniformly mixed with hydride and oxygen-releasing substance.
RU2012106380/11A 2012-02-21 2012-02-21 Staroverov's shot - 7 (versions) RU2486436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106380/11A RU2486436C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Staroverov's shot - 7 (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106380/11A RU2486436C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Staroverov's shot - 7 (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2486436C1 true RU2486436C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106380/11A RU2486436C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Staroverov's shot - 7 (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2486436C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079096C1 (en) * 1994-04-06 1997-05-10 Войсковая Часть 25840 Ammunition for barrel systems
RU2151364C1 (en) * 1995-03-23 2000-06-20 Максвелл Текнолоджиз Инк. Electrothermal chemical cartridge
EP1516153A1 (en) * 2002-06-26 2005-03-23 GEKE Technologie GmbH Projectile or warhead
US7353756B2 (en) * 2002-04-10 2008-04-08 Accutec Usa Lead free reduced ricochet limited penetration projectile
RU2405124C1 (en) * 2009-04-09 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Sknyatin high-explosive fragmentation shell with plastisol munitions
RU2011100446A (en) * 2011-01-11 2011-08-20 Александр Иванович Голодяев (RU) EXPLOSIVE DEVICE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079096C1 (en) * 1994-04-06 1997-05-10 Войсковая Часть 25840 Ammunition for barrel systems
RU2151364C1 (en) * 1995-03-23 2000-06-20 Максвелл Текнолоджиз Инк. Electrothermal chemical cartridge
US7353756B2 (en) * 2002-04-10 2008-04-08 Accutec Usa Lead free reduced ricochet limited penetration projectile
EP1516153A1 (en) * 2002-06-26 2005-03-23 GEKE Technologie GmbH Projectile or warhead
RU2405124C1 (en) * 2009-04-09 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Sknyatin high-explosive fragmentation shell with plastisol munitions
RU2011100446A (en) * 2011-01-11 2011-08-20 Александр Иванович Голодяев (RU) EXPLOSIVE DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akhavan The chemistry of explosives 4E
Oommen et al. Ammonium nitrate: a promising rocket propellant oxidizer
Ahmad et al. Laser ignition of energetic materials
RU2490244C1 (en) Powder charge for light-gas gun or fire-arms (versions)
RU2488574C1 (en) Powder charge for light-gas weapons or firearms /versions/
Kumar et al. The explosive chemistry of nitrogen: A fascinating journey from 9th century to the present
US3135205A (en) Coruscative ballistic device
RU2513848C2 (en) Method to improve explosives and explosive /versions/
Savenkov et al. The Possibilities of Energy-Saturated Nanoporous Silicon-Based Composites (Review and New Results)
Cudziło et al. Performance of Magnesium, Mg‐Al Alloy and Silicon in Thermobaric Explosives–A Comparison to Aluminium
JP2015042603A (en) Smoking agent composition
Comet et al. New detonating compositions from ammonium dinitramide
RU2486436C1 (en) Staroverov's shot - 7 (versions)
Feng et al. Thermal Decomposition Mechanism of Molecular Perovskite Energetic Material (C6NH14)(NH4)(ClO4) 3 (DAP‐4)
US3137127A (en) Method of developing high energy thrust
RU2501776C1 (en) Pyrotechnic igniter composition
Oxley Explosives detection: potential problems
US2885277A (en) Hydrogen gas generating propellent compositions
Oxley Non‐traditional explosives: Potential detection problems
Kumar et al. Nanotechnology-Driven Explosives and Propellants
RU2450237C2 (en) Ammunition
RU2485434C1 (en) Charge of staroverov - 9 (versions)
RU2484415C1 (en) Charge by staroverov - 8 (versions)
US3046728A (en) Hydrogen gas generating propellant compositions
Bebie Manual of explosives military pyrotechnics and chemical warfare agents