Патрон с перекисью водорода
Тема жидких метательных смесей относится к таким темам, которые то возникают, то исчезают снова. Обсуждение возможностей использования какой-либо жидкости, способной взрываться, вместо пороха в патронах и снарядах, часто оказывалось безрезультатным. Оно довольно быстро приходило к тому, что «ничего невозможно» и на этом обсуждение заканчивалось.
Казалось бы, что еще можно к этой теме добавить? Оказывается, можно, и весьма много. Список веществ и их смесей, годящихся в качестве жидкого метательного вещества, довольно большой и там есть весьма интересные варианты. Но сейчас мы остановим свое внимание на одном давно известном веществе — перекиси водорода.
Перекись водорода — прозрачное, внешне похожее на воду вещество. На фото 30%-ная перекись, более известная как пергидроль.
Перекись водорода широко использовалась и используется сейчас в ракетной технике. В знаменитой Aggregat 4, более известной как V2 (Фау-2), перекись водорода использовалась для приведения в действие турбонасосов, закачивавших топливо и окислитель в камеру сгорания. В таком же качестве перекись водорода используется и во многих современных ракетах. Это же вещество также используется для минометного старта ракет, в том числе и в системах подводного старта. Также, немецкий реактивный самолет Ме-163 использовал концентрированную перекись водорода (T-Stoff) в качестве окислителя.
Химикам была хорошо известна способность перекиси водорода, особенно в высокой концентрации, разлагаться моментально, со взрывом и выделением большого количества водяного пара и кислорода, нагретого до высоких температур (реакция разложения идет с выделением тепла). 80%-ная перекись водорода давала парогазовую смесь с температурой около 500 градусов. Литр такой перекиси водорода при разложении дает по разным источникам от 5000 до 7000 литров парогаза. Для сравнения, килограмм пороха дает 970 литров газов.
Такие свойства вполне позволяют перекиси водорода выступать в качестве жидкого метательного вещества. Если уж парогаз от разложения перекиси водорода способен вращать турбины и выталкивать баллистические ракеты из пусковой шахты, то вытолкнуть пулю или снаряд из ствола ему и подавно по силам. Это дало бы крупные преимущества. К примеру, возможность существенной миниатюризации патрона. Однако же, как хорошо известно любому человеку, сведущему в истории огнестрельного оружия, перекись водорода никогда в качестве метательного вещества не использовалась и даже не предлагалась. Тому, конечно, были свои причины.
Во-первых, перекись водорода, особенно концентрированная, моментально разлагается со взрывом при контакте с большинством металлов: железом, медью, свинцом, цинком, никелем, хромом, марганцем. Потому любой контакт ее с пулей или гильзой невозможен. К примеру, попытка залить перекись водорода в гильзу привела бы к взрыву. Безопасное хранение перекиси водорода во времена рождения и наиболее бурного развития патронной технологии было возможно лишь в стеклянных сосудах, что ставило непреодолимые технологические преграды.
Во-вторых, перекись водорода даже в отсутствие катализаторов медленно разлагается, превращаясь в воду. Средняя скорость разложения вещества составляет порядка 1% в месяц, так что срок годности герметично упакованных растворов перекиси водорода не превышает двух лет. Для боеприпасов было не слишком удобно; их нельзя было произвести и сложить на десятилетия на склад, как обычные патроны.
Применение нового метательного вещества, такого как перекись водорода, требовало бы столь серьезных изменений в сфере производства, хранения и использования огнестрельного оружия и боеприпасов к нему, что на такие эксперименты даже не решились.
Однако же, почему бы и не попробовать? В пользу перекиси водорода можно высказать несколько весьма веских аргументов, правда, несколько необычного свойства, в большей степени военно-хозяйственного. Если аргументы лучше всего рассмотреть вместе с предполагаемой конструкцией патрона с зарядом перекиси водорода, чтобы два раза не повторяться.
Первое. Перекись водорода (и некоторые смеси на ее основе) — это метательное вещество, изготовляемое совершенно без участия азотной кислоты, этого непременного реактива для производства всех используемых видов порохов и взрывчатки. В военной экономике освоение производства хотя бы части метательных или взрывчатых веществ без применения азотной кислоты, означает возможность наращивания производства боеприпасов. К тому же, как показывает опыт той же Германии времен Второй мировой войны, всю азотную кислоту и всю аммиачную селитру (в Германии использовалась и в качестве взрывчатки, и в качестве компонента артиллерийского пороха) нельзя пустить только на боеприпасы. Надо еще что-то оставить для сельского хозяйства, ибо хлеб для войны не менее важен, чем порох и взрывчатка.
А еще производство азотных соединений — это огромные заводы, уязвимые перед авиационным или ракетным ударом. На фото — "Тольяттиазот", крупнейший в России производитель аммиака.
Перекись водорода производится, в основном, электролизом концентрированной серной кислоты, и последующим растворением в воде получившейся надсерной кислоты. Из получившейся смеси серной кислоты и перекиси водорода дистилляцией можно получить 30%-ную перекись водорода (пергидроль), который можно очистить от воды с помощью диэтилового эфира. Серная кислота, вода и этиловый спирт (который идет на производство эфира) — вот и все компоненты производства перекиси водорода. Организовать производство этих компонентов гораздо проще, чем производство азотной кислоты или аммиачной селитры.
Вот пример установки по производству перекиси водорода компании "Сольвей" мощностью до 15 тысяч тонн в год. Сравнительно компактная установка, которую можно спрятать в бункер или какое-то другое подземное укрытие.
Концентрированная перекись водорода довольно опасна, но ракетчики давно разработали взрывобезопасную при обычных условиях смесь, состоящую из 50%-ного водного раствора перекиси водорода с добавлением 8% этилового спирта. Она разлагается только при добавлении катализатора, и дает парогаз более высокой температуры — до 800 градусов, с соответствующим давлением.
Второе. По всей видимости, для снаряжения патрона перекиси водорода потребуется намного меньше, чем пороха. Можно принять для ориентировочных подсчетов, что это вещество дает в среднем в 4 раза больше газов, чем порох, то есть для получения одинакового объема газов требуется объема перекиси водорода всего 25% от объема пороха. Это очень консервативная оценка, поскольку более точных данных мне найти не удалось, а имеющиеся в литературе данные сильно разнятся. До более точных расчетов и испытаний лучше не увлекаться.
Возьмем патрон 9х19 Люгер. Внутренний объем гильзы, занятой порохом, составляет 0,57 куб. см (вычислено по геометрическим размерам).
Геометрические размеры патрона 9х19 Люгер.
25% от этого объема составят 0,14 куб. см. Если бы мы укоротили гильзу до такого объема, занятого метательным веществом, то длина гильзы патрона сократилась бы с 19,1 до 12,6 мм, а длина всего патрона сократилась бы с 29,7 до 22,8 мм.
Но тут надо отметить, что при диаметре патрона в 9 мм, объем для метательного заряда в 0,14 куб. см требует высоты всего в 2,1 мм. И возникает вопрос: а нам вообще нужна тут гильза? Длина пули в этом патроне составляет 15,5 мм. Если пулю увеличить в длине на 3-4 мм, сделать с тыльной стороны полость для метательного заряда, то можно от гильзы, как таковой, отказаться. Баллистические характеристики пули, конечно, изменятся, но вряд ли кардинально.
Для порохового заряда такая схема не подходит: пуля-гильза получается довольной длинной и имеет посредственные баллистические характеристики. Но если метательный заряд окажется всего в пятую часть от порохового, то такой патрон в форме пули-гильзы оказывается вполне возможным.
Не нужно говорить, сколь важно снижение веса боеприпасов и уменьшение их размеров. Столь радикальное сокращение размеров того же пистолетного патрона, что он ужимается, по сути дела, до размеров немного увеличенной пули, создает большие перспективы для развития оружия. Уменьшение патрона по размерам и весу почти вдвое означает возможность увеличения магазина. К примеру, ПП 2000 вместо магазинов на 20 и 44 патрона может получить магазины на 40 и 80 патронов. То же самое можно сказать не только про патрон 9х19, но и про все другие патроны к стрелковому оружию.
Можно вспомнить также про пистолет ВАГ-73 В.А. Герасимова под безгильзовые патроны.
Третье. Современные емкости для хранения перекиси водорода и смесей на ее основе делаются из полимеров: полистирола, полиэтилена, поливинилхлорида. Эти материалы не только обеспечивают безопасное хранение, но и позволяют сделать капсулу для снаряжения боеприпаса, вставляемую в полость пули. Капсула герметичная, снабженная капсюлем. Капсюль в данном случае понятие условное. Перекись водорода не нужно поджигать, как порох, а нужно добавить в него очень небольшое количество катализатора. По существу, «капсюль» в данном случае — это небольшое гнездо в пластмассовой капсуле с метательным веществом, куда помещен катализатор. Удар бойка пробивает это гнездо, его донце, отделяющее его от метательного вещества, и впрессовывает катализатор внутрь капсулы. Далее происходит разложение перекиси водорода, бурное выделение парогаза и выстрел.
Капсулу лучше всего сделать из полистирола. Он довольно прочен в обычных условиях, но при сильном нагреве, свыше 300 градусов, разлагается на мономер — стирол, который, в свою очередь, в смеси с кислородом, присутствующим в парогазе, неплохо горит и даже взрывается. Так что капсула просто исчезнет в момент выстрела.
Патрон с перекисью водорода в разрезе. 1 — пуля. 2 — перекись водорода. 3 — капсула из полистирола. 4 — "капсюль" с катализатором разложения.
Полистироловая капсула производится несравненно легче и проще, чем гильза. Ее легко штамповать на термопрессе сотнями и тысячами штук за один проход. Полностью отпадают многочисленные (более ста!) операций по изготовлению металлической гильзы, резко упрощается технологическое оснащение производства выстрела. Относительная простота производства — это возможность массового выпуска и его расширения в случае необходимости.
Правда, нужно отметить, что патроны, снаряженные перекисью водорода, потребуется изготавливать непосредственно перед применением, с максимальным сроком хранения в 3-4 месяца. Чем больше такой патрон находится на хранении, тем труднее поручиться за то, что он сработает. Но это обстоятельство можно обойти следующим нехитрым образом: снаряжать свежей перекисью водорода или смесью на ее основе лишь те партии патронов, которые сразу же пойдут в дело. Потребуется изменить саму последовательность изготовления боеприпаса. Если в обычном патронном производстве патрон снаряжается порохом перед монтажом пули, то в случае с перекисью водорода завершающая стадия изготовления боеприпаса будет состоять в заливке ее внутрь уже собранного боеприпаса. Перекись водорода можно залить внутрь уже установленной в пулю капсулы с помощью тонкой иглы (алюминиевой или из нержавеющей стали – материалы, допустимые для работы с этим веществом), с последующим запаиванием отверстия.
Потому в мирное время можно заготовить достаточный мобилизационный запас «сухих» патронов, чтобы в случае войны быстро развернуть производство свежей перекиси водорода и ускоренное снаряжение этих заготовок.
Впрочем, некоторая часть таких патронов может держаться на складах и в полностью снаряженном виде. По истечении срока годности, перекись водорода в них можно заменить без разборки боеприпаса: с помощью тонкой иглы сначала откачать уже негодную метательную смесь, а потом залить свежую.
В общем, если решиться на серьезные изменения, связанные с конструкцией патрона, конструкцией оружия, а также технологией патронного производства, то можно ввести новое метательное вещество и получить целый ряд военно-хозяйственных и тактических преимуществ, связанных с его применением. Эти преимущества, как можно видеть, будут весьма далеко идущими и отразятся на всех аспектах подготовки к войне.
Казалось бы, что еще можно к этой теме добавить? Оказывается, можно, и весьма много. Список веществ и их смесей, годящихся в качестве жидкого метательного вещества, довольно большой и там есть весьма интересные варианты. Но сейчас мы остановим свое внимание на одном давно известном веществе — перекиси водорода.
Перекись водорода — прозрачное, внешне похожее на воду вещество. На фото 30%-ная перекись, более известная как пергидроль.
Перекись водорода широко использовалась и используется сейчас в ракетной технике. В знаменитой Aggregat 4, более известной как V2 (Фау-2), перекись водорода использовалась для приведения в действие турбонасосов, закачивавших топливо и окислитель в камеру сгорания. В таком же качестве перекись водорода используется и во многих современных ракетах. Это же вещество также используется для минометного старта ракет, в том числе и в системах подводного старта. Также, немецкий реактивный самолет Ме-163 использовал концентрированную перекись водорода (T-Stoff) в качестве окислителя.
Химикам была хорошо известна способность перекиси водорода, особенно в высокой концентрации, разлагаться моментально, со взрывом и выделением большого количества водяного пара и кислорода, нагретого до высоких температур (реакция разложения идет с выделением тепла). 80%-ная перекись водорода давала парогазовую смесь с температурой около 500 градусов. Литр такой перекиси водорода при разложении дает по разным источникам от 5000 до 7000 литров парогаза. Для сравнения, килограмм пороха дает 970 литров газов.
Такие свойства вполне позволяют перекиси водорода выступать в качестве жидкого метательного вещества. Если уж парогаз от разложения перекиси водорода способен вращать турбины и выталкивать баллистические ракеты из пусковой шахты, то вытолкнуть пулю или снаряд из ствола ему и подавно по силам. Это дало бы крупные преимущества. К примеру, возможность существенной миниатюризации патрона. Однако же, как хорошо известно любому человеку, сведущему в истории огнестрельного оружия, перекись водорода никогда в качестве метательного вещества не использовалась и даже не предлагалась. Тому, конечно, были свои причины.
Во-первых, перекись водорода, особенно концентрированная, моментально разлагается со взрывом при контакте с большинством металлов: железом, медью, свинцом, цинком, никелем, хромом, марганцем. Потому любой контакт ее с пулей или гильзой невозможен. К примеру, попытка залить перекись водорода в гильзу привела бы к взрыву. Безопасное хранение перекиси водорода во времена рождения и наиболее бурного развития патронной технологии было возможно лишь в стеклянных сосудах, что ставило непреодолимые технологические преграды.
Во-вторых, перекись водорода даже в отсутствие катализаторов медленно разлагается, превращаясь в воду. Средняя скорость разложения вещества составляет порядка 1% в месяц, так что срок годности герметично упакованных растворов перекиси водорода не превышает двух лет. Для боеприпасов было не слишком удобно; их нельзя было произвести и сложить на десятилетия на склад, как обычные патроны.
Применение нового метательного вещества, такого как перекись водорода, требовало бы столь серьезных изменений в сфере производства, хранения и использования огнестрельного оружия и боеприпасов к нему, что на такие эксперименты даже не решились.
Однако же, почему бы и не попробовать? В пользу перекиси водорода можно высказать несколько весьма веских аргументов, правда, несколько необычного свойства, в большей степени военно-хозяйственного. Если аргументы лучше всего рассмотреть вместе с предполагаемой конструкцией патрона с зарядом перекиси водорода, чтобы два раза не повторяться.
Первое. Перекись водорода (и некоторые смеси на ее основе) — это метательное вещество, изготовляемое совершенно без участия азотной кислоты, этого непременного реактива для производства всех используемых видов порохов и взрывчатки. В военной экономике освоение производства хотя бы части метательных или взрывчатых веществ без применения азотной кислоты, означает возможность наращивания производства боеприпасов. К тому же, как показывает опыт той же Германии времен Второй мировой войны, всю азотную кислоту и всю аммиачную селитру (в Германии использовалась и в качестве взрывчатки, и в качестве компонента артиллерийского пороха) нельзя пустить только на боеприпасы. Надо еще что-то оставить для сельского хозяйства, ибо хлеб для войны не менее важен, чем порох и взрывчатка.
А еще производство азотных соединений — это огромные заводы, уязвимые перед авиационным или ракетным ударом. На фото — "Тольяттиазот", крупнейший в России производитель аммиака.
Перекись водорода производится, в основном, электролизом концентрированной серной кислоты, и последующим растворением в воде получившейся надсерной кислоты. Из получившейся смеси серной кислоты и перекиси водорода дистилляцией можно получить 30%-ную перекись водорода (пергидроль), который можно очистить от воды с помощью диэтилового эфира. Серная кислота, вода и этиловый спирт (который идет на производство эфира) — вот и все компоненты производства перекиси водорода. Организовать производство этих компонентов гораздо проще, чем производство азотной кислоты или аммиачной селитры.
Вот пример установки по производству перекиси водорода компании "Сольвей" мощностью до 15 тысяч тонн в год. Сравнительно компактная установка, которую можно спрятать в бункер или какое-то другое подземное укрытие.
Концентрированная перекись водорода довольно опасна, но ракетчики давно разработали взрывобезопасную при обычных условиях смесь, состоящую из 50%-ного водного раствора перекиси водорода с добавлением 8% этилового спирта. Она разлагается только при добавлении катализатора, и дает парогаз более высокой температуры — до 800 градусов, с соответствующим давлением.
Второе. По всей видимости, для снаряжения патрона перекиси водорода потребуется намного меньше, чем пороха. Можно принять для ориентировочных подсчетов, что это вещество дает в среднем в 4 раза больше газов, чем порох, то есть для получения одинакового объема газов требуется объема перекиси водорода всего 25% от объема пороха. Это очень консервативная оценка, поскольку более точных данных мне найти не удалось, а имеющиеся в литературе данные сильно разнятся. До более точных расчетов и испытаний лучше не увлекаться.
Возьмем патрон 9х19 Люгер. Внутренний объем гильзы, занятой порохом, составляет 0,57 куб. см (вычислено по геометрическим размерам).
Геометрические размеры патрона 9х19 Люгер.
25% от этого объема составят 0,14 куб. см. Если бы мы укоротили гильзу до такого объема, занятого метательным веществом, то длина гильзы патрона сократилась бы с 19,1 до 12,6 мм, а длина всего патрона сократилась бы с 29,7 до 22,8 мм.
Но тут надо отметить, что при диаметре патрона в 9 мм, объем для метательного заряда в 0,14 куб. см требует высоты всего в 2,1 мм. И возникает вопрос: а нам вообще нужна тут гильза? Длина пули в этом патроне составляет 15,5 мм. Если пулю увеличить в длине на 3-4 мм, сделать с тыльной стороны полость для метательного заряда, то можно от гильзы, как таковой, отказаться. Баллистические характеристики пули, конечно, изменятся, но вряд ли кардинально.
Для порохового заряда такая схема не подходит: пуля-гильза получается довольной длинной и имеет посредственные баллистические характеристики. Но если метательный заряд окажется всего в пятую часть от порохового, то такой патрон в форме пули-гильзы оказывается вполне возможным.
Не нужно говорить, сколь важно снижение веса боеприпасов и уменьшение их размеров. Столь радикальное сокращение размеров того же пистолетного патрона, что он ужимается, по сути дела, до размеров немного увеличенной пули, создает большие перспективы для развития оружия. Уменьшение патрона по размерам и весу почти вдвое означает возможность увеличения магазина. К примеру, ПП 2000 вместо магазинов на 20 и 44 патрона может получить магазины на 40 и 80 патронов. То же самое можно сказать не только про патрон 9х19, но и про все другие патроны к стрелковому оружию.
Можно вспомнить также про пистолет ВАГ-73 В.А. Герасимова под безгильзовые патроны.
Третье. Современные емкости для хранения перекиси водорода и смесей на ее основе делаются из полимеров: полистирола, полиэтилена, поливинилхлорида. Эти материалы не только обеспечивают безопасное хранение, но и позволяют сделать капсулу для снаряжения боеприпаса, вставляемую в полость пули. Капсула герметичная, снабженная капсюлем. Капсюль в данном случае понятие условное. Перекись водорода не нужно поджигать, как порох, а нужно добавить в него очень небольшое количество катализатора. По существу, «капсюль» в данном случае — это небольшое гнездо в пластмассовой капсуле с метательным веществом, куда помещен катализатор. Удар бойка пробивает это гнездо, его донце, отделяющее его от метательного вещества, и впрессовывает катализатор внутрь капсулы. Далее происходит разложение перекиси водорода, бурное выделение парогаза и выстрел.
Капсулу лучше всего сделать из полистирола. Он довольно прочен в обычных условиях, но при сильном нагреве, свыше 300 градусов, разлагается на мономер — стирол, который, в свою очередь, в смеси с кислородом, присутствующим в парогазе, неплохо горит и даже взрывается. Так что капсула просто исчезнет в момент выстрела.
Патрон с перекисью водорода в разрезе. 1 — пуля. 2 — перекись водорода. 3 — капсула из полистирола. 4 — "капсюль" с катализатором разложения.
Полистироловая капсула производится несравненно легче и проще, чем гильза. Ее легко штамповать на термопрессе сотнями и тысячами штук за один проход. Полностью отпадают многочисленные (более ста!) операций по изготовлению металлической гильзы, резко упрощается технологическое оснащение производства выстрела. Относительная простота производства — это возможность массового выпуска и его расширения в случае необходимости.
Правда, нужно отметить, что патроны, снаряженные перекисью водорода, потребуется изготавливать непосредственно перед применением, с максимальным сроком хранения в 3-4 месяца. Чем больше такой патрон находится на хранении, тем труднее поручиться за то, что он сработает. Но это обстоятельство можно обойти следующим нехитрым образом: снаряжать свежей перекисью водорода или смесью на ее основе лишь те партии патронов, которые сразу же пойдут в дело. Потребуется изменить саму последовательность изготовления боеприпаса. Если в обычном патронном производстве патрон снаряжается порохом перед монтажом пули, то в случае с перекисью водорода завершающая стадия изготовления боеприпаса будет состоять в заливке ее внутрь уже собранного боеприпаса. Перекись водорода можно залить внутрь уже установленной в пулю капсулы с помощью тонкой иглы (алюминиевой или из нержавеющей стали – материалы, допустимые для работы с этим веществом), с последующим запаиванием отверстия.
Потому в мирное время можно заготовить достаточный мобилизационный запас «сухих» патронов, чтобы в случае войны быстро развернуть производство свежей перекиси водорода и ускоренное снаряжение этих заготовок.
Впрочем, некоторая часть таких патронов может держаться на складах и в полностью снаряженном виде. По истечении срока годности, перекись водорода в них можно заменить без разборки боеприпаса: с помощью тонкой иглы сначала откачать уже негодную метательную смесь, а потом залить свежую.
В общем, если решиться на серьезные изменения, связанные с конструкцией патрона, конструкцией оружия, а также технологией патронного производства, то можно ввести новое метательное вещество и получить целый ряд военно-хозяйственных и тактических преимуществ, связанных с его применением. Эти преимущества, как можно видеть, будут весьма далеко идущими и отразятся на всех аспектах подготовки к войне.
Информация