RU2487855C1 - Powder charge for light-gas gun - Google Patents
Powder charge for light-gas gun Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487855C1 RU2487855C1 RU2012106390/05A RU2012106390A RU2487855C1 RU 2487855 C1 RU2487855 C1 RU 2487855C1 RU 2012106390/05 A RU2012106390/05 A RU 2012106390/05A RU 2012106390 A RU2012106390 A RU 2012106390A RU 2487855 C1 RU2487855 C1 RU 2487855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- charge according
- phosphine
- hydrides
- heat source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к артиллерии - к легкогазовым орудиям с большой начальной скоростью и к огнестрельному оружию - к снайперским винтовкам.The invention relates to artillery - to light-gas guns with a high initial speed and to firearms - to sniper rifles.
Известны орудия, в которых пороховой заряд сжимает легкий газ (водород), который затем и разгоняет снаряд. Так как скорость звука в легком газе больше, чем в пороховых газах, достигается большая начальная скорость снаряда, см. Интернет, Википедия.Weapons are known in which a powder gas compresses a light gas (hydrogen), which then accelerates the projectile. Since the speed of sound in light gas is greater than in powder gases, a higher initial velocity of the projectile is achieved, see Internet, Wikipedia.
Недостатком такого орудия является конструктивная сложность, большой вес, большая стоимость выстрела, очень малая скорострельность.The disadvantage of this tool is the structural complexity, high weight, high cost of a shot, very low rate of fire.
Между тем можно было бы стрелять из обычных или почти обычных орудий снарядами с начальной скоростью около 3000 м/сек, если бы порох в результате реакции выделял бы пусть меньшее количество тепла, зато выделял бы только водород и твердые вещества. Даже при обычной температуре скорость звука в водороде составляет 1330 м/сек, а при небольшом нагреве она соответственно увеличивается.Meanwhile, shells could be fired from conventional or almost ordinary guns with an initial speed of about 3000 m / s, if the powder produced even less heat, but only hydrogen and solids. Even at ordinary temperature, the speed of sound in hydrogen is 1330 m / s, and with slight heating it increases accordingly.
Таким порохом, можно даже назвать его газовым порохом или жидким порохом, может быть газовая смесь под давлением боранов и фосфинов или раствор или эмульсия жидких борана и фосфина. Из боранов наибольшим содержанием водорода обладает диборан. Хотя тетраборан обладает лучшей сжижаемостью (кипит при 18 градусах С), но он содержит меньший процент водорода. Диборан и фофин сжижаются примерно одинаково - хотя диборан имеет меньшую температуру кипения, но он имеет и меньшее критическое давление.Such a powder, one can even call it gas powder or liquid powder, can be a gas mixture under the pressure of boranes and phosphines or a solution or emulsion of liquid borane and phosphine. Of boranes, diborane has the highest hydrogen content. Although tetraborane has a better liquefaction (boils at 18 degrees C), but it contains a lower percentage of hydrogen. Diborane and fofin are liquefied in approximately the same way - although diborane has a lower boiling point, it also has a lower critical pressure.
Рассмотрим реакцию «горения» такого пороха на примере диборана и фосфина (моно). При инициации реакции источником тепла (капсулем) происходит сначала экзотермическое разложение диборана (до 300 градусов С) с выделением тепла 38,5 кДж/моль, после чего выделившийся бор взаимодействует с двумя молекулами фосфина:Consider the “burning” reaction of such gunpowder using diborane and phosphine (mono) as an example. When the reaction is initiated by a heat source (capsule), the exothermic decomposition of diborane (up to 300 degrees C) occurs first with a heat release of 38.5 kJ / mol, after which the released boron interacts with two phosphine molecules:
В2Н6+2РН3=2ВР+6Н2+842,5 кДж/мольВ2Н6 + 2РН3 = 2ВР + 6Н2 + 842.5 kJ / mol
То есть удельное выделение тепла составляет 8,77 кДж/г, это примерно вдвое больше, чем у пороха. Доля водорода от массы реагирующих веществ 12,5%. Условный эквивалентный показатель «К», равный произведению энерговыделения на долю водорода равен 1,10. Приблизительные расчеты показывают, что температура реакции будет при постоянном давлении - 2000 градусов С, а при постоянном объеме - 2400 градусов С. Так как выше 1200 градусов бор реагирует с фосфором, то вся реакция идет лавинообразно, то есть очень быстро.That is, the specific heat release is 8.77 kJ / g, which is about twice as much as that of gunpowder. The proportion of hydrogen by weight of reacting substances is 12.5%. The conditional equivalent indicator "K" equal to the product of energy release by the fraction of hydrogen is 1.10. Approximate calculations show that the reaction temperature will be at a constant pressure of 2000 degrees C, and at a constant volume of 2400 degrees C. Since boron reacts with phosphorus above 1200 degrees, the whole reaction goes like an avalanche, that is, very quickly.
Образование фосфида бора идет интенсивнее в присутствии восстановителя. Таковым может быть выделяющийся водород. Для увеличения скорости реакции желательно присутствие мелкодисперсного угля, сажи, графита или небольшого количества метана (0,0001-1% от массы реагирующих веществ), или их смеси. Метан при температуре выше 1100 градусов С экзотермически разлагается с выделением двух молекул водорода и углерода в виде сажи, которая будет катализатором реакции образования фосфида бора.The formation of boron phosphide is more intense in the presence of a reducing agent. Such may be hydrogen evolved. To increase the reaction rate, the presence of finely divided coal, soot, graphite, or a small amount of methane (0.0001-1% by weight of the reacting substances), or a mixture thereof, is desirable. At temperatures above 1100 degrees C, methane decomposes exothermically with the release of two molecules of hydrogen and carbon in the form of soot, which will be a catalyst for the formation of boron phosphide.
Как видно из реакции, стехиометрическое соотношение диборана и фосфида должно быть 27,67:68,00 и при этом выделится 12,1 г/м водорода. В реальности из-за разности скоростей реакций возможны отклонения в ту или иную сторону до 10%. То есть стехиометрическое соотношение в процентах 28,92:71,08, и при этом выделится 12,5% водорода по отношению к исходной массе.As can be seen from the reaction, the stoichiometric ratio of diborane and phosphide should be 27.67: 68.00 and 12.1 g / m of hydrogen will be released. In reality, up to 10% deviations in one direction or another are possible due to the difference in reaction rates. That is, the stoichiometric ratio in percent is 28.92: 71.08, and at the same time 12.5% of hydrogen will be released in relation to the initial mass.
Если реагенты находятся в заряде в газообразном состоянии, следует следить за температурой заряда, так как при низкой температуре может образоваться жидкая фаза, что приведет к разделению компонентов заряда и. возможно, к уменьшению скорости реакции (требуется серия экспериментов). Для диборана критическая температура 16,7, а для фосфина (моно) 51,3 градуса С.If the reagents are in a charge in a gaseous state, the charge temperature should be monitored, since a liquid phase can form at a low temperature, which will lead to the separation of the charge components and. possibly a decrease in the reaction rate (a series of experiments is required). For diboran, the critical temperature is 16.7, and for phosphine (mono) 51.3 degrees C.
Возможна другая реакция компонентов, например тетраборана с дифосфином:Another reaction of the components is possible, for example tetraborane with diphosphine:
В4Н10+2Р2Н4=4ВР+9Н2+1641,6 кДжV4N10 + 2R2N4 = 4VR + 9N2 + 1641.6 kJ
То есть энерговыделение 8,86 кДж/г, водорода 9,79%, К=0,87. Как видим, водорода выделится меньше, но он будет иметь более высокую температуру. Жидкие компоненты должны находиться в растворенном виде или в виде эмульсии.That is, the energy release of 8.86 kJ / g, hydrogen 9.79%, K = 0.87. As you can see, less hydrogen will be released, but it will have a higher temperature. Liquid components must be in dissolved form or in the form of an emulsion.
Инициируется заряд расположенным внутри оболочки источником тепла в виде электроспирали, искры, капсуля, или же взрывным или кумулятивным зарядом, расположенным снаружи или внутри гильзы.The charge is initiated by the heat source located inside the shell in the form of an electric spiral, spark, capsule, or an explosive or cumulative charge located outside or inside the sleeve.
Скорость реакции может оказаться слишком большая, поэтому ее можно регулировать содержанием угля, сажи, графита или метана. Уменьшая или исключая их наличие можно добиться нужной скорости реакции.The reaction rate may be too high, so it can be controlled by the content of coal, soot, graphite or methane. By reducing or eliminating their presence, the desired reaction rate can be achieved.
Но, если она окажется слишком велика даже при отсутствии катализаторов, то следует применить замедлители реакции, каковыми в данном случае могут быть гидриды или их смесь, имеющие отрицательную энтальпию образования, то есть эндотермическую реакцию разложения в количестве 0,01-99%, или большое количество метана (гораздо больше, чем необходимо для катализа), или их смесь в количестве от 1 до 99% (для каждого орудия этот процент свой). Из гидридов отрицательной энтальпией образования обладают гидриды бериллия, лития, алюминия, кальция. Наибольший процент водорода содержит гидрид бериллия.But, if it turns out to be too large even in the absence of catalysts, then reaction inhibitors should be used, which in this case can be hydrides or their mixture having a negative formation enthalpy, that is, an endothermic decomposition reaction in an amount of 0.01-99%, or large the amount of methane (much more than is necessary for catalysis), or a mixture of them in an amount of 1 to 99% (this percentage is different for each gun). Among hydrides, beryllium, lithium, aluminum, and calcium hydrides have a negative enthalpy of formation. The largest percentage of hydrogen contains beryllium hydride.
Но в качестве замедлителей могут быть применены и гидриды с небольшой положительной энтальпией образования (меньшей, чем тепловой эффект основной реакции между дибораном и фосфином), например боргидрид бериллия или те же боран или фосфин в количестве, большем, чем это необходимо для основной реакции.But hydrides with a small positive enthalpy of formation (less than the thermal effect of the main reaction between diborane and phosphine), for example, beryllium borohydride or the same borane or phosphine in an amount larger than necessary for the main reaction, can also be used as moderators.
Желательно применить тот метод регулирования скорости реакции, который в наименьшей степени снизит удельное тепловыделение.It is advisable to apply the method of controlling the reaction rate that will reduce the specific heat to the least extent.
Но важно следить, чтобы замедлители не выделяли газообразные при рабочей температуре вещества с большим молекулярным весом - фосфор, хлористый калий, литий. Иначе скорость звука в этой смеси газов существенно снизится.But it is important to ensure that moderators do not emit gaseous substances with a high molecular weight, such as phosphorus, potassium chloride, lithium, at the operating temperature. Otherwise, the speed of sound in this mixture of gases will decrease significantly.
К орудию предъявляется добавочное требование - полная герметичность зарядной каморы и затвора (если он есть). Также герметично в ствол должен вставляться снаряд, для чего он может иметь заднее уплотнительное кольцо с обращенной назад юбкой и/или эластичной манжетой (это отдельное мое изобретение). Подача газообразного или жидкого пороха в камору может осуществляться через одно-два отверстия в каморе. А может быть осуществлена с помощью гильзы в виде прочного металлического или композитного баллона. Для активирования заряда с такой гильзой на переднем торце гильзы изнутри или снаружи ее должен быть крестообразный или звездообразный перфорирующий миниатюрный кумулятивный заряд.An additional requirement is imposed on the gun - the complete tightness of the charging chamber and the shutter (if any). Also, a projectile must be inserted tightly into the barrel, for which it can have a rear o-ring with a skirt facing back and / or an elastic cuff (this is my separate invention). Gaseous or liquid gunpowder can be supplied to the chamber through one or two holes in the chamber. And it can be carried out with the help of a sleeve in the form of a durable metal or composite cylinder. To activate a charge with such a sleeve on the front end of the sleeve inside or outside it must be a cruciform or star-shaped perforating miniature cumulative charge.
Работает заряд так: заряд может быть приведен в действие внутренним источником тепла достаточной температуры - капсулем, электроспиралью, искрой и т.п. а если заряд в гильзе, он может быть активирован небольшим взрывным или кумулятивным зарядом, расположенным снаружи или внутри гильзы.The charge works like this: the charge can be powered by an internal heat source of sufficient temperature - a capsule, electric coil, spark, etc. and if the charge is in the sleeve, it can be activated by a small explosive or cumulative charge located outside or inside the sleeve.
В варианте с гильзой перфорирующий заряд вскрывает передний торец гильзы-баллона и поджигает реагенты пороха. Образующийся водород имеет скорость звука 3900 м/сек. Снаряд получит начальную скорость около 3700 м/сек. А так как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, то пробивная сила снаряда будет примерно в 15 раз выше.In the case with a sleeve, a perforating charge opens the front end of the cylinder sleeve and sets fire to the reagents of gunpowder. The resulting hydrogen has a sound speed of 3900 m / s. The projectile will receive an initial speed of about 3700 m / s. And since the kinetic energy is proportional to the square of the speed, the breakdown force of the projectile will be approximately 15 times higher.
Единственный недостаток такого пороха - сильное демаскирующее действие - вылетевший водород загорится на воздухе, а так как он содержит твердые частицы нитрида, то это пламя будет хорошо заметно.The only drawback of such gunpowder is its strong unmasking effect - the released hydrogen will ignite in air, and since it contains solid nitride particles, this flame will be clearly visible.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106390/05A RU2487855C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Powder charge for light-gas gun |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106390/05A RU2487855C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Powder charge for light-gas gun |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2487855C1 true RU2487855C1 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012106390/05A RU2487855C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Powder charge for light-gas gun |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2487855C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB893303A (en) * | 1960-07-21 | 1962-04-04 | American Potash & Chem Corp | Preignition additives for motor fuels |
US3128212A (en) * | 1958-07-18 | 1964-04-07 | Olin Mathieson | Solid high energy borane fuel composition |
RU2182163C2 (en) * | 1995-06-07 | 2002-05-10 | Уильям К. Орр | Fuel composition |
CN101886001A (en) * | 2010-08-12 | 2010-11-17 | 北京动力机械研究所 | Liquid fuel and preparation method thereof |
RU2442904C2 (en) * | 2010-05-21 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Rocket propellant for liquid propellant engines |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106390/05A patent/RU2487855C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3128212A (en) * | 1958-07-18 | 1964-04-07 | Olin Mathieson | Solid high energy borane fuel composition |
GB893303A (en) * | 1960-07-21 | 1962-04-04 | American Potash & Chem Corp | Preignition additives for motor fuels |
RU2182163C2 (en) * | 1995-06-07 | 2002-05-10 | Уильям К. Орр | Fuel composition |
RU2442904C2 (en) * | 2010-05-21 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Rocket propellant for liquid propellant engines |
CN101886001A (en) * | 2010-08-12 | 2010-11-17 | 北京动力机械研究所 | Liquid fuel and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2488574C1 (en) | Powder charge for light-gas weapons or firearms /versions/ | |
RU2476805C1 (en) | Light-gas gun by staroverov /versions/ | |
RU2477435C1 (en) | Staroverov's light gas gun | |
JP4497780B2 (en) | Projectiles that destroy large explosive targets | |
ES2365419T3 (en) | COMPOSITION OF NON-TOXIC, NON-CORROSIVE INITIATING LOAD BASED ON PHOSPHORUS, AN INITIATING LOAD FOR PERCUSSION CASES THAT UNDERSTAND IT AND AMUNITION THAT INCLUDES IT. | |
Koch | Special materials in pyrotechnics: V. Military applications of phosphorus and its compounds | |
RU2490244C1 (en) | Powder charge for light-gas gun or fire-arms (versions) | |
RU2513848C2 (en) | Method to improve explosives and explosive /versions/ | |
Cao et al. | Effects of nitroguanidine on the thermal behavior and burning characteristics of 5-amino-1 H-tetrazole-based propellants | |
RU2487855C1 (en) | Powder charge for light-gas gun | |
Tulepov et al. | Methods of Reducing the Front Performance Flame at the Underground Mines Works | |
RU2488572C1 (en) | Powder charge for light-gas weapons | |
RU2500659C2 (en) | Staroverov's powder - 2 | |
CN108662959A (en) | A kind of explosive decomposer ammunition | |
CN1707217A (en) | Cannon launched fire extinguishing bomb | |
RU2501776C1 (en) | Pyrotechnic igniter composition | |
CN207850204U (en) | A kind of explosive decomposer ammunition | |
US9650308B1 (en) | Reduced toxicity screening smoke producing composition using lithium perchlorate | |
RU2492409C1 (en) | Cartridge of sound and light action for tubeless weapon | |
RU2486437C1 (en) | Staroverov's shot - 10 (versions) | |
RU2485434C1 (en) | Charge of staroverov - 9 (versions) | |
US5081930A (en) | Gun propellant containing ammonium azide and an inert casing | |
RU2568209C2 (en) | Staroverov's light-gas gun 3 (versions) | |
RU2213720C1 (en) | Fire-smoking metallized composition | |
RU2484415C1 (en) | Charge by staroverov - 8 (versions) |