ЗАРЯД К ЛЕГКОГАЗОВОМУ ОРУЖИЮ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК C06B33/04 C06B31/28 

Изобретение относится к артиллерии и к огнестрельному оружию (к смесевым порохам).

Известны заряды к легкогазовому оружию, см., например, мои пат. №№2488672, 2490244 и т.п., которые при сгорании выделяют из газов чистый водород, или преимущественно водород.

Задача и технический результат изобретения - повышение начальной скорости снарядов и пуль путем выделения преимущественно водорода и путем рационального применения двух энергетических реакций - окисление углерода, бора или металлов, и образование нитрида бора, а также регулирование скорости горения заряда.

Скорость звука в водороде даже при нормальных температуре и давлении 1330 м/сек. А если еще и немного повысить температуру водорода, то скорость звука в нем и скорость и давление ударной волны резко возрастут. Например, водород с температурой всего 650 градусов С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/сек.

На этом и основана идея данного изобретения. Для этого реакция должна давать чистый водород и твердые вещества. Подходящей химической реакцией для этого может быть тройная (участвуют три компонента) двуэнергетическая (идут две энергетические реакции: кислород-металл и азот-бор) реакция лития или алюминия и их соединений с участием бора.

Соотношение компонентов: боргидрид лития - 35,85%+-10%, динитрамид аммония - 51,06%+-15%, гидрид лития - 13,09%+-5% (здесь и далее - масс. %). Или возможна такая же реакция с алюминием:

Соотношение компонентов: боргидрид алюминия - 23.66%+-10%, динитрамид аммония - 57,76%+-15%, гидрид алюминия - 18,58%+-5%. Реакция с боргидридом и гидридом лития-алюминия является сумой этих двух реакций:

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия - 29,75%+-10%, динитрамид аммония - 54,41%+-15%, гидрид лития-алюминия - 15,84%+-5%. Возможна реакция с более доступным нитратом аммония безводным:

О взрывоопасноти составов с нитратом аммония см. ниже. Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия - 28,33%+-10%, нитрат аммония - 48,62%+-15%, гидрид лития-алюминия - 23,05%+-10%.

Может использоваться боргидрид кремния и силан:

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 28,05%+-10%, нитрат аммония безводного - 51,35%+-15%, силан - 20,6+-10%.

В качестве и горючего (реакция с кислородом), и в качестве второй энергетической реакции может использоваться бор в виде одного из своих гидридов (боранов), например, в зарядах с герметичной гильзой в виде сжиженного или сверхкритичного (критическая температура 16,7 градуса С) газообразного диборана:

Соотношение компонентов: диборан - 40,88%+-15%, нитрат аммония - 59,12%+-15%. Возможна реакция с жидким тетрабораном (температура кипения 18 градусов С).

Соотношение компонентов: тетраборан - 39,98%+-15%, нитрат аммония - 60,02%+-15%.

Или с твердым декабораном.

Соотношение компонентов: декаборан - 37,92%+-15%, нитрат аммония - 62,08%+-15%.

Наиболее тепловыделение будет у реакции с участием соединений бериллия, например:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 34,63%+-10%, динитрамид аммония - 55,50%+-15%, гидрид бериллия - 9,87%+-5%. В качестве окислителя для бериллия может также применяться нитрат аммония:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 27,48%+-10%, нитрат аммония - 56,85%+-15%, гидрид бериллия - 15,67%+-5%.

В герметичных гильзах может применяться возгоняющаяся пятиокись азота или недавно открытое соединение - шестиокись азота:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 20,28%+-10%, пятиокись азота - 56,60%+-15%, гидрид бериллия - 23,12%+-5%.

Удобным окислителем является нитрат бора, так как он содержит атом бора, который можно использовать для реакции с азотом:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 37,1%+-15%, нитрат бора - 62,9%+-15%.

Или лучше добавить к предыдущей реакции гидрид бериллия:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 17,20%+-15%, нитрат бора - 58,30%+-20%, гидрид бериллия - 24,50%+-10%.

Возможна реакция боргидрида бериллия и гидрида бериллия с нитратом бериллия:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 17,93%+-15%, нитрат бериллия - 61,63%+-20%, гидрид бериллия - 20,44%+-10%.

В реакциях 9-14 возможна замена соединений бериллия на гибрид и боргидрид лития-алюминия или кремния (разумеется, соотношение компонентов изменится). Показатели реакции несколько ухудшатся, зато заряды будут дешевле и менее токсичны. Например:

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия - 20,23%+-10%, пятиокись азота - 46,85%+-15%, гидрид лития-алюминия - 32,92%+-10%.

Возможны эти реакции с полным или частичным окислением получившегося водорода.

Изменение количества ингредиентов в указанных пределах и сочетание реакций позволят несколько регулировать скорость реакций.

Известно, что добавка к окислителю балластного вещества или менее активного окислителя снижает его реактивность. Для предотвращения взрыва нитрата аммония возможны добавки в него замедлителей реакции, например ортоборной кислоты. Для реакции с ней надо выделить дополнительное количество борана, например тетраборана:

Соотношение компонентов: тетраборан - 17,74%+-10%, борная кислота - 82,26%+-10%. Энергетический потенциал этой реакции очень слабый - 2,35 кДж/г, поэтому использовать эту добавку желательно как можно меньше.

ПРИМЕР. Допустим, компоненты реакции \10\ взяты в суммарном количестве 99%, а компоненты замедляющей реакции \16\ в суммарном количестве 1%. Получившаяся смесь будет иметь скорость реакции меньшую, чем реакция \10\.

Для предотвращения взрыва взрывоопасные компоненты, дающие в смеси взрывоопасную смесь, расположены в цилиндрической или конической шашке заряда продольными или спиральными объемными секторами или плоскими продольными или поперечными слоями.

Слои или секторы могут быть разделены прослойками невзрывоопасного вещества, например пироксилина, коллоксилина, фторопласта, полистирола, полиэтилена, полипропилена, уретана, резины, капрона, лавсана, полиметилметакрилата, акрилонитрила, полиорганосилоксанов, отвержденными эпоксидной, полиэфирной, фенолоформальденгидной или карбамидноформальдегидной смолами, и т.п.

Слои или секторы могут содержать в качестве связующего вещества пироксилин, или коллоксилин, или фторопласт, или полистирол, или полиэтилен, или полипропилен, или уретан, или резину, или капрон, или лавсан, или полиметилметакрилат, или акрилонитрил, или полиорганосилоксаны, или отвержденные эпоксидную, полиэфирную, фенолоформальденгидную или карбамидноформальдегидную смолы в количестве 0,001-10%.

Заряд может иметь ближе к дулу более часто расположенные слои, а дальше от дула - слои с большей толщиной.

Заряд может иметь продольный канал, особенно заряд с поперечными слоями.

Работает заряд по последнему варианту так: заряд воспламеняется капсулем или иным способом, и вещества из секторов или слоев заряда по отдельности испаряются и реагируют в газовой фазе, поддерживая теплом реакции определенную скорость процесса.

Изобретение относится к артиллерии и к огнестрельному оружию, а именно к зарядам для легкогазового оружия. Рассмотрены заряды к легкогазовому оружию, содержащие в качестве горючего - боргидрид и гидрид лития, алюминия, лития-алюминия, кремния (силан), бора (бораны) или бериллия, а в качестве окислителя - динитрамид аммония, нитрат аммония, пятиокись азота, нитрат бора, нитрат бериллия, борную кислоту. Заряд имеет в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту и добавочное количество борана со следующим соотношением компонентов: тетраборан - 17,74±10 мас.%, борная кислота - 82,26±20 мас.%. Для предотвращения взрыва взрывоопасные компоненты, дающие в смеси взрывоопасную смесь, расположены в цилиндрической шашке спиральными объемными секторами или в конической шашке плоскими поперечными слоями. Заряд может иметь продольный канал. Изобретение обеспечивает повышение начальной скорости снарядов и пуль, за счет преимущественного выделения водорода, а также регулирование скорости горения заряда. 16 н. и 5 з.п. ф-лы.

1. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид лития - 35,85±10 мас.%, динитрамид аммония - 51,06±15 мас.%, гидрид лития - 13,09±5 мас.%.

2. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид алюминия - 23.66±10 мас.%, динитрамид аммония -57,76±15 мас.%, гидрид алюминия - 18,58±5 мас.%.

3. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид лития-алюминия - 29,75±10 мас.%, динитрамид аммония -54,41±15 мас.%, гидрид лития-алюминия - 15,84±5 мас.%.

4. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид лития-алюминия - 28,33±10 мас.%, нитрат аммония - 48,62±15 мас.%, гидрид лития-алюминия - 23,05±10 мас.%.

5. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид кремния - 28,05±10 мас.%, нитрат аммония безводный - 51,35±15 мас.%, силан - 20,6±10 мас.%.

6. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: диборан - 40,88±15 мас.%, нитрат аммония - 59,12±15 мас.%.

7. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: тетраборан - 39,98±15 мас.%, нитрат аммония - 60,02±15 мас.%.

8. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: декаборан - 37,92±15 мас.%, нитрат аммония - 62,08±15 мас.%.

9. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид бериллия - 34,63±10 мас.%, динитрамид аммония - 55,50±15 мас.%, гидрид бериллия - 9,87±5 мас.%.

10. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид бериллия - 27,48±10 мас.%, нитрат аммония - 56,85±15 мас.%, гидрид бериллия - 15,67±5 мас.%.

11. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид бериллия - 20,28±10 мас.%, пятиокись азота - 56,60±15 мас.%, гидрид бериллия - 23,12±5 мас.%.

12. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет состав со следующим соотношением компонентов: боргидрид бериллия - 37,1±15 мас.%, нитрат бора - 62,9±15 мас.%.

13. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет следующее соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 17,20±15 мас.%, нитрат бора - 58,30±20 мас.%, гидрид бериллия - 24,50±10 мас.%.

14. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет следующее соотношение компонентов: боргидрид бериллия - 17,93±15 мас.%, нитрат бериллия - 61,63±20 мас.%, гидрид бериллия - 20,44±10 мас.%.

15. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель, отличающийся тем, что имеет следующее соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия - 20,23±10 мас.%, пятиокись азота - 46,85±15 мас.%, гидрид лития-алюминия - 32,92±10 мас.%.

16. Заряд по любому из пп.4, 5, 6, 7, 8 или 10, отличающийся тем, что имеет в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту и добавочное количество борана со следующим соотношением компонентов: тетраборан - 17,74±10 мас.%, борная кислота - 82,26%±10 мас.%.

17. Заряд к легкогазовому оружию, содержащий горючее и окислитель по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что компоненты, дающие в смеси взрывоопасную смесь, расположены в цилиндрической шашке спиральными объемными секторами или в конической шашке плоскими поперечными слоями.

18. Заряд по п.17, отличающийся тем, что слои или секторы разделены прослойками невзрывоопасного вещества, например пироксилина, или коллоксилина, или фторопласта, или полистирола, или полиэтилена, или полипропилена, или уретана, или резины, или капрона, или лавсана, или полиметилметакрилата, или акрилонитрила, или полиорганосилоксанов, или отвержденными эпоксидной, полиэфирной, фенолоформальденгидной или карбамидноформальдегидной смолами.

19. Заряд по п.17, отличающийся тем, что слои или секторы содержат в качестве связующего вещества пироксилин, или коллоксилин, или фторопласт, или полистирол, или полиэтилен, или полипропилен, или уретан, или резину, или капрон, или лавсан, или полиметилметакрилат, или акрилонитрил, или полиорганосилоксаны, или отвержденные эпоксидную, полиэфирную, фенолоформальдегидную или карбамидоформальдегидную смолы в количестве 0,001-10 мас.%.

20. Заряд по п.17, отличающийся тем, что имеет ближе к дулу более часто расположенные слои, а дальше от дула - слои с большей толщиной.

21. Заряд по п.17, отличающийся тем, что при расположении компонентов поперечными слоями имеет продольный канал.