ЗАРЯД СТАРОВЕРОВА - 4 Российский патент 2013 года по МПК F42B3/00 

Изобретение относится к гражданским и, особенно, к военным взрывным зарядам. Изобретение применимо во всех видах гражданских взрывных работ и во всех военных боеприпасах.

Известны взрывные заряды, см., например, «Оружие пехоты», Харвест, 1999, с.556. Изобретение направлено на усиление бризантного и осколочного действия взрывных боеприпасов.

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.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

Для компенсации увеличения объема при частичном замерзании антифриза полость с ним может иметь металлический сильфон, или мембрану, или эластомерный, или резиновый, или резинотканевый мешок.

Пример. Работает заряд так: при взрыве внутреннего заряда ВВ компоненты смешиваются, и происходит реакция, например, гидрида бериллия:

ВеН₂+H₂O=ВеО+2Н₂+291,5 кДж/моль.

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.

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.

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.

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.

Как лучше разместить реагенты заряда - гидрид внутри, а вода - в промежуточной полости, или наоборот, следует определить опытным путем.

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.

В графических материалах изобретение не нуждается.

Изобретение относится к взрывному заряду. 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 антифризом на основе воды, или оболочки заполнены наоборот. В центре или по оси внутренней оболочки имеется заряд взрывчатого вещества. Повышается бризантность заряда. 6 з.п. ф-лы.

1. Заряд, отличающийся тем, что 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 антифризом на основе воды, или оболочки заполнены наоборот, причем в центре или по оси внутренней оболочки имеется заряд взрывчатого вещества.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что антифризом является водоспиртовая смесь или водогликолевая смесь, или водоглицериновая смесь, или смесь этих смесей.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что внешняя оболочка прочнее, чем внутренняя, а внутренняя имеет насечки или зонную закалку для равномерного дробления.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что содержит гидрида бериллия 37,93±20%, а воды 62,07±20%.

5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что полость с водой или антифризом имеет металлический сильфон или мембрану, или эластомерный, или резиновый, или резинотканевый мешок.

6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что прочность оболочки равна 80-95% от максимального внутреннего давления после окончания реакции.

7. Заряд по п.1, отличающийся тем, что имеет изнутри или снаружи взрывной или кумулятивный заряд, способный пробить или разрезать оболочку.