БОЕВАЯ ЧАСТЬ БОЕПРИПАСА Российский патент 2017 года по МПК F42B12/36 C06B25/00 

Изобретение относится к боеприпасам сверхвысокой мощности [1], а более конкретно, к боевым частям ракет, артиллерийским снарядам крупного калибра, минам, торпедам и авиабомбам, отличающимся боеголовкой по основному действию, в частности, фугасному.

Целью предлагаемого изобретения является повышение мощности взрывчатого вещества боеприпасов по сравнению с существующими. Данная цель достигается за счет диссоциации и рекомбинации водорода [2], использования способности боргидридов металлов NaBH4 или LiBH4 [3] удерживать молекулярный водород в количествах NaBH4 - 8%, LiBH4 - 18,5% и возможности молекулярного водорода при высоких температурах переходить в атомарный водород с последующим взрывом сверх высокой мощности [4]. Термическая диссоциация (разложения при нагревании) молекулы Н2 происходит, если сообщить ей достаточное количество тепла. Опыт показывает, что заметная термическая диссоциация водорода начинается примерно с 2000°С и происходит тем в большей степени, чем выше температура. Наоборот, при понижении температуры отдельные атомы вновь соединяются в молекулы.

Термическая диссоциация водорода (под обычным давлением) характеризуется следующими данными:

Для получения температуры 5000К в качестве взрывчатых веществ используют бензотрифуроксан БTФ C6N6O6 или ацетилендинитрил C4N2 [5].

Из всех известных химических реакций наибольшим энерговыделением сопровождаются процессы окисления водорода (118 тыс. кДж/кг) и стоящая уже между химическими и ядерными реакция рекомбинации атомарного водорода - 224 тыс. кДж/кг. Теплоемкость атомарного водорода почти в 2 раза выше, чем у гремучей смеси, молекулярная масса в 9 раз меньше, а значит, для ракеты-носителя «на атомарном водороде» масса топлива почти равна массе конструкции, тогда как у традиционных ракет - даже лучших из них - она минимум в 10 раз больше. То есть современный истребитель, используй он атомарный водород как топливо, может не только выйти на орбиту, но и совершить полет к Луне и обратно! Процесс с атомарным водородом зависит не от сжигания водорода с кислородом в воздухе, а от «атомарной» энергии, которая высвобождается, когда атомарный водород рекомбинирует и образует «обычный» двухатомный водород Уильям Лайн (Wm. Lyne), показал, что произведенное тепло (109 ккал/грамм'молекула) было в 1058 раз больше, чем тепло, необходимое для диссоциации двухатомного водорода (103 кал/грамм') [6]. Для оптимальной рекомбинации необходимо использовать катализатор вольфрамовую поверхность. Образно говоря, атомам водорода легче «найти друг друга», если они притягиваются тяжелыми атомами вольфрама. Наличие мгновенного электрического дипольного момента у атома водорода выражается в характерной особенности атома водорода, проявляющейся в крайней реакционной способности атомарного водорода и склонности его к рекомбинации. Время существования атомного водорода составляет около 1 сек. Под давлением в 0,2 мм рт.ст. Рекомбинация атомов водорода имеет место, если образующаяся молекула водорода быстро освобождается от избытка энергии, выделяющейся при взаимодействии атомов водорода путем тройного столкновения. Соединение атомов водорода в молекулу протекает значительно быстрее на поверхности различных металлов, например вольфрама, чем в самом газе. При этом металл воспринимает ту энергию, которая выделяется при образовании молекул водорода, и нагревается до очень высоких температур.

Известно устройство «ЭНЕРГОНАСЫЩЕННАЯ ВЗРЫВЧАТАЯ КОМПОЗИЦИЯ», включающее жидкий энергетический компонент и металлическое горючее, отличающаяся тем, что в качестве жидкого энергетического компонента она содержит изопропил-нитрат, в качестве металлического горючего содержит смесь магния с алюминием или алюминиево-магниевым сплавом в соотношении от 75/25 до 25/75, при этом магний содержится в виде фрагментов полидисперсной стружки различной геометрической формы со средним размером частиц от 67 до 300 мкм, при содержании компонентов в композиции, мас. %: изопропилнитрат 25-60, магний с алюминием или с алюминиево-магниевым сплавом 75-40 [7]. Недостатком данного устройства является сложность использования в боеприпасах.

Известно также устройство «БОЕВАЯ ЧАСТЬ БОЕПРИПАСА», которое содержит размещенные в несущем корпусе взрывчатое наполнение, включающее металлическую добавку, и взрыватель. Новым является то, что металлическая добавка выполнена в форме центрального сердечника, а по периферии взрывчатого наполнения коаксиально установлена детонационно-способная оболочка усилительного заряда, выполненного из детонирующего шнура, при этом между взрывателем и центральным металлическим стержнем помещен замедлитель, а к корпусу изнутри примыкает демпфирующий экран. [8]. Данное устройство рассматривается авторами в качестве аналога. Недостатком является невысокая мощность взрыва, не превышающая 6-8 крат в тротиловом эквиваленте. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство «БОЕПРИПАС», отличающийся тем, что взрывчатый материал состоит из Al(ВН4)3 и размещен в конусной кумулятивной воронке обычного взрывчатого вещества (например тротил, гексоген, тетрил и другие) [9]. Недостатком данного устройства является невысокий КПД использования энергии взрыва.

Техническим результатом изобретения является получение сверхмощного взрывного устройства с сердечником из сплава металла с высокой способностью поглощения водорода для получения резкого увеличения энергии взрыва. Заявляемый технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство - боевая часть боеприпаса - содержит размещенные в несущем корпусе взрывчатое наполнение, включающее металлическую добавку в форме полого цилиндра с детонационноспособной оболочкой, взрыватель, а в центре цилиндра установлен заряд с высокотемпературным материалом усилительного заряда, выполненного из взрывчатого вещества повышенной мощности, при этом между полым цилиндром, корпусом и крышкой расположен отражательный экран. Подрыв боевой части осуществляется двумя ядерными электродетонаторами МЭД-5М с разновременностью срабатывания до микросекунды, и устройство их подрыва, обеспечивающее одновременную подачу на каждый электродетонатор энергии необходимой для надежного и синхронного их срабатывания, при этом второй электродетонатор МЭД-5М установлен снизу боевой части.

Схема предлагаемого устройства - боевая часть боеприпаса - показана на фиг. 1. Устройство включает корпус 1, жестко связанный с крышкой 2, совместно образующие замкнутый объем, где размещено взрывчатое наполнение, электродетонатор 3, отражатель вольфрамовый 6, детонационно-способную оболочку 5, состоящую из боргидрида металла NaBH4 или LiBH4 материалы, которые могут удерживать молекулярный водород в количествах NaBH4 - 8%, LiBH4 - 18,5%, и способности молекулярного водорода при высоких температурах переходить в атомарный водород с последующим взрывом сверхвысокой мощности, канальный заряд 4 взрывчатого вещества повышенной мощности, в качестве взрывчатых веществ используют бензотрифуроксан БТФ C6N6O6 или ацетилендинитрил C4N2 материалы, которые при взрыве дают температуру свыше 5000К. Для функционирования устройства необходимы три материала: это водород, который имеется в боргидридах металлов NaBH4 - 8%, LiBH4 - 18,5%, взрывчатые вещества бензотрифуроксан БТФ C6N6O6 или ацетилендинитрил C4N2, которые при взрыве дают высокую температуру 5000К, а также электродетонаторы МЭД-5М для инициирования взрывчатых веществ, причем возможно любое сочетание боргидридов и взрывчатых веществ.

Устройство может содержать дополнительный детонатор, при этом целесообразно располагать их как можно дальше от первого детонатора, например в нижней части устройства. В этом случае следует использовать электродетонаторы, которые применяются в ядерных боеприпасах, два ядерных электродетонатора МЭД-5М [10] с разновременностью срабатывания до микросекунды и устройство их подрыва, обеспечивающее одновременную подачу на каждый электродетонатор необходимой для надежного и синхронного срабатывания энергии и устройств подрыва. Промышленные электродетонаторы применять нельзя, так как разность во времени взрыва двух промышленных электродетонаторов составляет миллисекунды, и поэтому при их применении одновременного взрыва получить невозможно, так как скорость срабатывания в тысячи раз меньше ядерных.

Боевая часть боеприпаса работает следующим образом, инициирующий импульс подается одновременно на два электродетонатора МЭД-5М 3, дальше ударная волна поступает на канальный заряд 4 взрывчатого вещества повышенной мощности бензотрифуроксан БТФ C6N6O6 или ацетилендинитрил C4N2, от взрыва которого образуется высокая температура свыше 5000К. В результате воздействия этой температуры на детонационно-способную оболочку, состоящую из боргидрида металла NaBH4 или LiBH4 5, происходит диссоциация гидридов, то есть разложение на атомы. В свою очередь, атомы с высокой скоростью ударяются об вольфрамовый отражатель 6, и происходит рекомбинация водорода с выделением огромной энергии, превышающей энергию, затраченную на диссоциацию от взрыва взрывчатого вещества, более чем в 100 раз.

Источники информации

1. Российская академия ракетных и артиллерийских наук (РАРАН).

Новое сверхмощное взрывчатое вещество синтезируют в американских лабораториях. Источник: Военное обозрение. 26.09.2012.

2. Текст книги "Новые источники энергии". Автор книги: Александр Фролов Жанр: Техническая литература, Наука и Образование. Текущая страница: 18 (всего у книги 21 страниц) (доступный отрывок для чтения: 7 страниц).

3. О.П. Кулик, Л.И. Чернышев. Водородная энергетика: хранение и транспортировка водорода (обзор).

4. Федосеев В.И. и Синярев Г.Б. «Введение в ракетную технику - Оборонная промышленность», М., 377 стр. , стр. 44.

5. Пиросправка. Справочник по взрывчатым веществам, порохам и пиротехническим составам. Издание 6. Москва 2012. Стр. 300.

6. Журнал: НОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА. Номер 4 (23), 2005. Эксперименты в области альтернативной энергетики и передовых аэрокосмических систем. Глава VI, Борьба за свободную энергию: процесс атомарного водорода, 1996, Уильям Лайн (Wm. Lyne). Стр. 3.

7. RU Патент №2415119 А, МПК. С06В 25/00 (2006.01). Заявка: 2009129232/05, 30.07.2009.

8. RU Патент №66803 U1, МПК F42B 12/36 (2006.01). Заявка: 2007104246/22, 06.02.2007 (прототип).

9. RU Заявка №2010143366 А, МПК F42B 1/00 (2006.01) (аналог).

10. Ю. Завалишин. Создание промышленности ядерных боеприпасов, Саров, Саранск. Типография «Красный Октябрь» 2007, стр. 350, стр. 217.

Изобретение относится к боеприпасам: к боевым частям ракет, артиллерийским снарядам, минам, авиабомбам, торпедам и отдельным зарядам взрывчатого вещества, отличающимся боеголовкой по основному действию, в частности, фугасному. Боевая часть боеприпаса включает корпус, жестко связанный с крышкой, совместно образующие замкнутый объем, где размещено взрывчатое наполнение, электродетонатор, отражатель вольфрамовый, материал высокой твердости, детонационно-способную оболочку, состоящую из боргидрида металла NaBH₄ или LiBH₄, которые могут удерживать молекулярный водород в количествах NaBH₄ - 8%, LiBH₄ - 18,5, и способности молекулярного водорода при высоких температурах переходить в атомарный водород с последующим взрывом сверх высокой мощности, канальный заряд взрывчатого вещества повышенной мощности взрывчатое вещество бензотрифуроксан БТФ C₆N₆O₆ или ацетилендинитрил C₄N_2, которые при взрыве дают температуру свыше 5000 град. Устройство может содержать дополнительный электродетонатор, при этом целесообразно располагать их как можно дальше от первого электродетонатора, например в нижней части устройства. В этом случае следует использовать электродетонаторы, которые применяются в ядерных боеприпасах, два ядерных электродетонатора МЭД-5М с разновременностью срабатывания до микросекунды и устройство их подрыва, обеспечивающее одновременную подачу на каждый электродетонатор энергии взрыва для надежного и синхронного их срабатывания. Техническим результатом изобретения является получение сверхмощного взрывного устройства с сердечником из сплава металла с высокой способностью поглощения водорода для получения резкого увеличения энергии взрыва. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Боевая часть боеприпаса, включающая несущий корпус, жестко связанный с крышкой, совместно образующие замкнутый объем, где размещены канальный заряд взрывчатого вещества, детонационно-способная оболочка из боргидрида металла, электродетонатор МЭД-5М, отражатель вольфрамовый, отличающаяся тем, что детонационно-способная оболочка состоит из боргидрида металла NaBH₄ или LiBH₄, в качестве взрывчатого вещества используют бензотрифуроксан БТФ C₆N₆O₆ или ацетилендинитрил C₄N₂.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для инициирования взрыва используют два ядерных электродетонатора МЭД-5М.