Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.

В патентах США [1, 2] предложен способ получения СФП для стрелкового оружия, заключающийся в получении пороха путем растворения нитроцеллюлозы в растворителе, диспергировании полученного порохового лака на сферические частицы, обезвоживании и отгонке растворителя из них с последующей флегматизацией пороховых элементов. Недостатком этих способов является то, что полученные пороха не обеспечивают баллистические характеристики для стрелкового оружия.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является патент [3] «Способ получения сферического пороха», по которому способ получения двухосновного сферического пороха, включающий получение сферических элементов, состоящих из нитроцеллюлозы, нитроглицерина, дифениламина, централита II, графита и влаги и их флегматизацию в аппарате-флегматизаторе флегматизирующей эмульсией, при этом флегматизирующую эмульсию готовят из 1,5-3,0 мас.% динитротолуола и 4,8-6,0 мас.% централита I по отношению к пороху, с концентрацией в водной среде динитротолуола и централита 1,2-3,5 мас.%, перемешивают в течение 20-30 мин и при достижении температуры 76-82°C сливают в аппарат-флематизатор и ведут флегматизацию пороха в течение 30-50 мин. Недостатком прототипа является то, что приготовленная флегматизирующая эмульсия при данной температуре имеет частицы флегматизатора с размером до 10 мкм, которые с поверхности покрыты защитной оболочкой мездрового клея, а это препятствует полному высаждению флегматизирующей эмульсии на поверхность пороховых элементов. Так, ввод флегматизатора и химический анализ по содержанию флегматизаторов в порохе отличается на 5-6 мас.%. Не усвоившиеся мельчайшие частицы флегматизаторов выводятся из технологического процесса с технологическими водами. Это существенно влияет на снижение баллистических характеристик как по скорости полета пули, так и по разбросу скоростей полета пуль в баллистической группе.

Целью изобретения является обеспечение полного высаждения флегматизаторов на поверхности пороховых элементов в процессе флегматизации пороха и повышение стабильности баллистических характеристик сферических порохов.

Поставленная цель достигается тем, что полученный порох, состоящий из нитроцеллюлозы, нитроглицерина, дифениламина, динитротолуола, централита II, графита и влаги, флегматизируют в аппарате-флегматизаторе, в который заливают 2,5-3,0 мас. части воды по отношению к пороху в пересчете на сухой вес, при турбулентном режиме перемешивания загружают 1 мас. часть сферического пороха и ведут нагрев смеси до температуры 50-55°С, при достижении температуры смеси в реактор-флегматизатор вводят по отношению к воде 0,05-0,1 мас.% мездрового клея, по отношению к пороху вводят 4,8-6,0 мас.% централита I и в течение 10-15 мин ведут нагрев смеси до температуры 76-86°С, затем ведут флегматизацию пороха в аппарате-флегматизаторе в течение 40-60 мин и ведут промывку пороха.

Проведенными авторами исследованиями установлено, что целесообразнее вести процесс флегматизации сферического пороха без приготовления флегматизирующей эмульсии в эмульсификаторах, т.к. при перемешивании в турбулентном режиме образуются частицы с размером менее 10 мкм, которые не высаждаются на поверхность пороховых элементов.

Авторами предложен способ флегматизации сферического пороха в аппарате-флегматизаторе с введением флегматизатора непосредственно в аппарат-флегматизатор. При плавлении флегматизатора в аппарате-флегматизаторе происходит высаждение флегматизатора в виде крупных капель на поверхность сферических частиц, при этом флегматизатор полностью распределяется на поверхности частиц при перемешивании в турбулентном потоке за счет соударения пороховых частиц, и мельчайших частиц в гидродинамическом потоке не образуется. К моменту процесса флегматизации сферического пороха весь флегматизатор высаждается на поверхности пороховых элементов и далее за счет молекулярной диффузии переходит вглубь пороховых элементов.

Для ведения процесса флегматизации сферического пороха в аппарат-флегматизатор заливают 2,5-3,0 мас. части воды по отношению к пороху в пересчете на сухой вес, при турбулентном режиме перемешивания загружают 1 мас. часть сферического пороха и ведут нагрев смеси до температуры 50-55°C.

Уменьшение количества воды, заливаемой в аппарат-флегматизатор, менее 2,5 мас. частей связано с повышением концентрации пороха в дисперсионной среде и трудностью перемешивания пороховой суспензии, а увеличение массовых частей воды более 3,0 приводит к снижению коэффициента полезного действия использования аппарата-флегматизатора.

Нагрев смеси в аппарате-флегматизаторе до 50-55°C приводит к равномерному распределению флегматизатора по поверхности пороховых элементов. Снижение температуры нагрева смеси менее 50°C приводит к увеличению длительности процесса флегматизации пороха, а увеличение температуры более 55°C приводит к преждевременной диффузии флегматизатора вглубь пороховых элементов.

Для предотвращения слипания пороховых элементов в гидродинамическом потоке в аппарат-флегматизатор вводится по отношению к воде 0,05-0,10 мас.% мездрового клея. Мездровый клей создает оболочку на поверхности пороховых элементов, предотвращая их слипание. Уменьшение мездрового клея менее 0,05 мас.% может привести к слипанию отдельных пороховых элементов, а увеличение количества мездрового клея более 0,10 мас.% дальнейшего эффекта не дает.

По отношению к пороху в аппарат-флегматизатор вводят 4,8-6,0 мас.% централита I, что обеспечивает прогрессивность горения сферического пороха и требуемые баллистические характеристики. Снижение централита I менее 4,8 мас.% приводит к получению сферического пороха с низкой навеской порохового заряда и высоким давлением пороховых газов в канале ствола оружия, а увеличение централита I более 6,0 мас.% приводит к высокой навеске порохового заряда и низкой скорости полета пули.

После загрузки всех компонентов в аппарат-флегматизатор проводят нагрев смеси в аппарате-флегматизаторе в течение 10-15 мин до температуры 76-86°C. Уменьшение времени нагрева смеси в аппарате-флегматизаторе менее 10 мин и температуры нагрева менее 76°C невозможно, так как нагрев смеси в аппарате-флегматизаторе ведется через рубашку аппарата, а увеличение времени нагрева более 15 мин и температуры нагрева более 86°C приводит к получению сферического пороха с неудовлетворительными баллистическими характеристиками.

При температуре водно-пороховой смеси 76-86°C в течение 40-60 мин проводится флегматизация пороха. При снижении температуры менее 76°C и времени флегматизации пороха менее 40 мин полученный сферический порох имеет низкую скорость полета пули и высокое давление пороховых газов в канале ствола оружия, а увеличение температуры флегматизации более 86°C и времени флегматизации более 60 мин приводит к высокой навеске порохового заряда и низкой скорости полета пули.

По разработанному авторами способу полученный сферический порох для патрона 7,62×51 (308 Win) должен обеспечивать баллистические характеристики: скорость полета пули - 810-890 м/с, разброс между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пуль - не более 35 м/с, давление пороховых газов, МПа: среднее - не более 299,0, наибольшее - не более 328,4, наименьшее - не менее 255,0.

В таблице приведены технологические параметры, физико-химические и баллистические характеристики сферического пороха, выполненного в пределах граничных условий (примеры 1-3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).

Из приведенных в таблице результатов видно, что в пределах граничных условий (примеры 1-3) по разработанным авторами технологическим режимам получен сферический порох с более стабильными баллистическими характеристиками по массе порохового заряда, скорости полета пули и давлению пороховых газов в канале ствола оружия. Кроме того, процесс флегматизации сферического пороха более прост, т.к. нет необходимости приготовления флегматизирующей эмульсии.

За пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный сферический порох имеет значительно худшие баллистические характеристики, при этом процесс флегматизации сферического пороха проводится более длительно.

1. Патент США №2843584.

2. Патент США №3378545.

3. Патент RU №2495010 С2, МПК С06В 21/00.