Метательное взрывчатое вещество староверова-21 /варианты/

Изобретение относится к метательному взрывчатому веществу, такому как смесевой порох, и его вариантам. Метательное взрывчатое вещество содержит боргидрид кремния и одно из следующих соединений: нитрат аммония безводный, динитрамид аммония, пятиокись азота, нитрат бора, нитрат бериллия или шестиокись азота. Для балансировки реакции может быть добавлен третий компонент - дисилан. Компоненты приведены в определенном соотношении. Группа изобретений направлена на расширение арсенала технических средств. Все варианты метательного взрывчатого вещества обеспечивают высокую начальную скорость снарядов и пуль за счет высокой энергетики реакций и выделения преимущественно водорода. За счет выбора компонентов и их содержания в составе может быть обеспечено регулирование скорости горения заряда. 7 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к смесевым метательным взрывчатым веществам, далее МВВ (пора вводить отдельный подкласс - МВВ с выделением водорода или преимущественно водорода). Иначе говоря, изобретение относится к смесевым порохам.

Известны заряды к легкогазовому оружию, см., например, 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. А также - расширения арсенала технических средств.

Эта цель достигается, во-первых, тем, что происходит реакция «половинного горения» гидридов и боргидридов (то есть окисляется только металл, иногда бор). А во-вторых, тем, что идет вторая энергетическая реакция - реакция бора с азотом с образованием нитрида бора. При температуре 800-1200°С происходит реакция:

То есть на единицу добавленного бора получается добавочное тепловыделение 23,37 кДж/г. Такая добавка улучшит тепловыделение любого МВВ.

Понятно, что количество атомов бора и азота должно относиться как 1:1±20% (не считая тех случаев, когда бор используется и в качестве основного горючего. Реакция образования нитрида бора лучше идет в присутствии восстановителей - угля, сажи, графита, графена, водорода. В некоторых реакциях происходит выделение углерода, поэтому в добавочных количествах восстановителя они не нуждается, в других случаях рекомендуется добавлять мелкодисперсного угля, графита, сажи или графена в количестве 0,0001-1% (оптимально 0,01- 0,1%). Присутствие водорода в продуктах реакции уменьшает или даже исключает потребность в углероде.

Рассмотрим реакции с соединениями кремния и наиболее распространенными окислителями, содержащими связанный азот и не содержащими хлора и углерода.

Кремний находится на пятом месте по тепловыделению реакции с кислородом - 15,06 кДж/г-смеси. Но он обладает другим достоинством - это один из наиболее широко распространенных в природе элементов, и его оксид совершенно не токсичен.

Могут использоваться боргидрид кремния и силан с разными окислителями. Так как моносилан - это газ, и храниться он может только в герметичной и достаточно прочной таре, то применяться он может только в гибридных двигателях. Удобнее, хотя и с меньшим содержанием водорода, использовать дисилан - легко сжижающийся газ, имеющий к тому же большую плотность.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния- 28,23±10%, нитрат аммония безводного - 51,68±15%, дисилан - 20,09±10% (здесь и далее - мас.%).

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 36,04±10%, динитрамид аммония - 51,14±15%, дисилан - 12,82±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 20,44±10%, пятиокись азота - 50,48±15%, дисилан - 29,08±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 11,98±10%, нитрат бора - 53,93±15%, дисилан - 34,09±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 17,19±10%, нитрат бериллия - 52,25±15%, дисилан - 30,56±10%.

С недавно открытым веществом N₃О₆ возможна реакция:

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 23,9±10%, шестиокись азота - 50,45±15%, дисилан - 25,58±10%.

Однако все перечисленные реакции боргидрида кремния возможны и без добавки дисилана, например:

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 46,84±15%, динитрамид аммония - 53,16±15%.

Может пойти побочная реакция образования воды из водорода, но при таких температурах гидрид кремния или сам кремний будут реагировать с водяными парами и разлагать воду обратно до водорода.

Может пойти побочная реакция образования оксида бора, но в присутствии вышеназванных восстановителей он будет реагировать с азотом с образованием нитрида бора.

Комбинируя различные составы, можно в некоторых пределах регулировать скорость реакции.

Все перечисленные водородовыделяющие МВВ значительно повысят обороноспособность нашей страны.

1. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 28,23±10 мас.%, нитрат аммония безводный - 51,68±15 мас.%, дисилан - 20,09±10 мас.%.

2. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 36,04±10 мас.%, динитрамид аммония - 51,14±15 мас.%, дисилан - 12,82±10 мас.%.

3. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 20,44±10 мас.%, пятиокись азота - 50,48±15 мас.%, дисилан - 29,08±10 мас.%.

4. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 11,98±10 мас.%, нитрат бора - 53,93±15 мас.%, дисилан - 34,09±10 мас.%.

5. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 17,19±10 мас.%, нитрат бериллия - 52,25±15 мас.%, дисилан - 30,56±10 мас.%.

6. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что следующий состав: боргидрид кремния - 23,97±10 мас.%, шестиокись азота - 50,45±15 мас.%, дисилан - 25,58±10 мас.%.

7. Метательное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 46,84±15 мас.%, динитрамид аммония - 53,16±15мас.%.