Взрывчатое вещество староверова-21 /варианты/

Изобретение относится к взрывчатым веществам, в частности к смесевому взрывчатому веществу и его вариантам. 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 взрывчатого вещества обеспечивают высокую скорость осколков и давления ударной волны за счет высокой энергетики реакции и получения выделяющихся газов с малым средним молекулярным весом - водорода и воды. За счет варьирования компонентов состава и их соотношений может быть обеспечено регулирование скоростью реакции. 7 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к смесевым взрывчатым веществам, далее ВВ (пора вводить отдельный подкласс - ВВ с выделением водорода или преимущественно водорода).

Известны ВВ, выделяющие водород, см., например, мои пат. №№2486436, 2486437 «Заряд Староверова - 7 и 10», состоящие из взрывоопасной смеси веществ. Они имеют хорошее тепловыделение, но не максимальное.

Большинство ВВ содержит связанный азот, который при горении выделяется и в свободном виде. Его можно заставить экзотермически реагировать с целью повышения тепловыделения взрыва с мелкодисперсным (желательно, наноразмеров) бором или его горючими соединениями.

На этом и основана идея данного изобретения.

Задача и технический результат изобретения - повышение скорости осколков и давления ударной волны. Не только за счет повышения энергетики реакции, но и за счет получения выделяющихся газов с малым средним молекулярным весом - водорода и воды.

Свободный азот и, особенно, «тяжелый» CO2 нежелательны. А также - регулирование скорости реакции. А также - расширение арсенала технических средств.

Например, если ВВ содержит бораны и/или боргидриды, то при температуре 800-1200 градусов С происходит реакция образования нитрида бора:

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

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 нуждаются, 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 бóльшую плотность.

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

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 N3O6 возможна реакция:

Соотношение компонентов: боргидрид кремния - 23,97%+-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 ВВ значительно повысят обороноспособность нашей страны.

1. 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. 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. 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. 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. 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. Взрывчатое вещество, отличающееся тем, что имеет следующий состав: боргидрид кремния - 23,97+10 мас.%, шестиокись азота - 50,45+15 мас.%, дисилан - 25,58+10 мас.%.

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