Результат интеллектуальной деятельности: ПАТРОН КОЛЬЦЕВОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к патронам кольцевого воспламенения, а также к способам их изготовления. Такие патроны широко применяются, например, в специальных пистолетах при проведении строительно-монтажных работ.

Наибольший интерес среди известных конструкций патронов кольцевого воспламенения представляют те из них, производство которых не требует сложных технологий. Но независимо от применяемых при производстве технологий и сложности конструкции самого патрона технические требования к патронам остаются одинаковыми. Примером достаточно простой и вместе с тем надежно функционирующей конструкции патрона кольцевого воспламенения может быть патрон, представленный в патенте РФ 2096730, опубл. 1996, МПК В 25 С 1/16.

Согласно источнику строительно-монтажный патрон представляет собой гильзу кольцевого воспламенения, в которой размещен воспламенительный состав и пороховой заряд. Дульце гильзы обжато лучевой звездочкой для обеспечения герметизации заряда. Воспламенителем является традиционный состав, включающий: тринитрорезорцинат свинца - 40%, тетразен - 3%, барий азотнокислый - 42%, антимоний - 10%, двуокись свинца - 5%. Способ изготовления данного патрона также является известным. В гильзу дозируют воспламенительный состав и прессуют его так, чтобы вещество заполнило придонную кольцевую канавку, затем поверх воспламенителя размещают пороховой пыж и насыпают основную навеску порохового заряда. Дульце гильзы обжимают, а по внешней стороне дульца наносят маркирующий состав, дополнительно блокирующий доступ воздуха.

Одним из основных требований, предъявляемых к конструкциям патронов кольцевого воспламенения, является надежное функционирование. Это зависит от многих параметров, в том числе и от надежности воспламенения инициирующего заряда, находящегося в кольцевом зазоре донной части гильзы, а также в обеспечении стабильного давления, развиваемого пороховыми газами.

В известном патроне эти требования выполняются за счет использования высокочувствительного к механическим воздействиям воспламенительного состава, повышения давления его прессования и максимально плотной обжимки дульца гильзы перед покрытием его маркирующей эмалью.

Однако данная конструкция, как и многие другие, имеет ряд недостатков:

- отсутствие гарантированного равномерного заполнения воспламенительным составом кольцевого зазора донной части гильзы и, как следствие, недостаточная надежность срабатывания;

- повышенная опасность производства из-за необходимости использования высокочувствительного воспламенительного состава в качестве первичного средства воспламенения порохового заряда;

- недостаточная стабильность давления, развиваемого пороховыми газами патрона, т.к. при известном способе изготовления патронов данной конструкции имеет место высыпание порохового заряда в процессе нанесения маркировки или эксплуатации патрона, т.е. при опрокидывании патрона дульцем вниз.

Технической задачей, на решение которой направлена представленная группа изобретений, является повышение качества патрона и безопасности его изготовления.

В качестве прототипа технических решений представленной группы был выбран патрон и способ его изготовления, известные из источника, указанного выше.

Предлагаемые варианты конструкции патрона и способы их изготовления не имеют перечисленных ранее недостатков и позволяют решить поставленную техническую задачу.

В патроне кольцевого воспламенения по первому варианту, содержащем гильзу с кольцевой придонной канавкой, воспламенительный состав и пороховой заряд, согласно изобретению внутренняя поверхность кольцевой придонной канавки покрыта пленкой, содержащей инициирующее взрывчатое вещество и полимер. Способ изготовления такого патрона включает наполнение гильзы воспламенительным составом и пороховым зарядом, их прессование, дальнейшую обжимку дульца гильзы и маркировку патрона, при этом перед наполнением гильзы воспламенительным составом на внутреннюю поверхность кольцевой придонной канавки наносят пленку из инициирующего взрывчатого вещества и полимера. Для нанесения пленки на внутреннюю поверхность кольцевой канавки гильзы используют пуансон, причем отношение наружного диаметра пуансона к внутреннему диаметру гильзы составляет не более 0,9. При этом толщина наносимой пленки составляет от 0,1 до 0,3 мм.

Состав пленки является следующим: 25±5% тетразена, 75±5% нитроцеллюлозного лака и может быть небольшое количество нейтрального красителя сверх 100%.

Для обеспечения равномерности нанесения этого состава на поверхность вязкость пленки должна составлять не менее 70 сек (по прибору ВЗ-246 ГОСТ через сопло диаметром 4 мм). После нанесения на поверхность пленку сушат при температуре 18-20°С в течение не менее одного часа.

Применение инициирующего взрывчатого вещества (ИВВ) вместе с полимерной основой делает процесс производства (до сушки) пленки практически безопасным, т.к. только после высыхания состав приобретает необходимую чувствительность.

Состав из инициирующего вещества и полимера в жидкой форме гарантированно заполняет кольцевой зазор гильзы, даже при величине зазора 0,1 мм. При этом вероятность гарантированного заполнения зазора многократно увеличивается при использовании гильзы со сферической выпуклостью на донной части.

Обычный процесс запрессовки ИВВ в гильзу не может обеспечить абсолютное заполнение всего объема канавки веществом. Даже при самом тщательном прессовании будут присутствовать небольшие пустоты. Предварительное нанесение пленки позволяет избежать наличия таких дефектов. Присутствие в составе пленки жидкого полимера, обладающего хорошими адгезионными свойствами, позволяет равномерно распределить вещество по поверхности канавки и создать безопасные условия для работы с высокочувствительным взрывчатым веществом. Присутствие в составе пленки инициирующего вещества с высокой чувствительностью к удару позволяет надежно инициировать процесс воспламенения основного инициирующего вещества. При этом после сушки чувствительность состава к удару не уступает чувствительности воспламенительного состава. Таким образом, пленка способствует гарантированному воспламенению инициирующего состава, а следовательно, срабатыванию патрона.

Второй вариант патрона кольцевого воспламенения представляет собой гильзу с кольцевой придонной канавкой и обжатым дульцем, содержащую воспламенительный состав и пороховой заряд, при этом внутренняя поверхность дульца гильзы покрыта герметизирующим материалом. Способ изготовления такого патрона включает обжимку дульца гильзы патрона после заполнения ее воспламенительным составом и пороховым зарядом, но перед обжимкой на внутреннюю поверхность дульца гильзы наносят герметизирующий материал со временем высыхания, превышающим время обжимки.

В качестве герметизирующего материала, по характеристикам вязкости, адгезии и времени высыхания, могут быть использованы 20%-ый шеллачный лак, эмаль ПФ-115, краска ТНПФ, лак НЦ-25 или клей БФ. Все указанные материалы безопасны при хранении и эксплуатации.

Для нанесения герметизирующего материала на внутреннюю поверхность дульца гильзы используют пуансон со сферическим торцом, у которого отношение радиуса сферы к внутреннему диаметру гильзы составляет 0,7-0,8. Ширина полосы наносимого герметизирующего материала составляет 1-3 мм.

Предлагаемое усовершенствование патрона кольцевого воспламенения полностью предотвращает высыпание пороха при опрокидывании гильзы дульцем вниз и проникновение воздуха внутрь гильзы.

Патроны, изготовленные согласно первому и второму варианту, прошли ряд испытаний. Полученные результаты испытаний доказывают выполнение поставленных задач:

- надежность функционирования патрона 0,999;

- безопасность при изготовлении и эксплуатации патронов;

- полное исключение высыпания пороха из патрона;

- стабильность энергетических характеристик патрона на 10% выше, чем при известном способе производства.

И первый, и второй вариант выполнения патрона являются технологическими усовершенствованиями, найденными в результате проведенной опытно-конструкторской и экспериментальной работы.

Параметры конструктивного характера подобраны с учетом имеющегося производства штатных патронов. Поэтому значения являются постоянной величиной. Выбор ИВВ, полимера или герметизатора и их соотношения определяется типом патрона и свойствами используемых веществ.

Ограничения по толщине пленки 0,1 мм объясняются следующим. Нижний предел по толщине лимитируется размером кристаллов ИВВ, в данном случае тетразена, которые имеют размер не более 0,05 мм. Увеличение толщины пленки более 0,3 мм приводит к отрыву донной части гильзы после удара бойка. Это объясняется тем, что пленка такой толщины вместе с воспламенительным составом создает избыточный импульс давления, приводящий к разрушению гильзы. В связи с этим более предпочтительным является использование гильз со сферической выемкой на донной части, что позволяет существенно уменьшить массу ИВВ в патроне.

Соотношение ИВВ и НЦ лака было подобрано экспериментально с учетом следующих взаимосвязанных задач:

- оптимальная текучесть с целью гарантированного заполнения кольцевого зазора;

- оптимальная концентрация ИВВ в лаке для обеспечения гарантированного функционирования патрона.

Было установлено, что при концентрации ИВВ в лаке менее 25% появляются случаи отказов при проверке работоспособности на монтажном пистолете. При повышении концентрации ИВВ более 25% повышается вязкость и, как следствие, существенно затрудняется гарантированное заполнение кольцевого зазора.

Пленочная смесь была получена путем простого смешения ИВВ с жидким полимером, в частности, для изготовления серийной партии патронов использовался следующий способ получения. В ванночку залили порцию лака (для НЦ лака - 150 мл), затем в нее ссыпали тетразен (для НЦ лака - 30 г) и перемешали деревянной палочкой.

Были опробованы различные способы нанесения ИВВ на полимерной основе в кольцевой зазор гильзы. Оптимальным оказалось окунать в смесь ИВВ с лаком пуансон, при последующем соприкосновении которого с дном гильзы происходит стекание ИВВ на полимерной основе и заполнение кольцевого зазора. Количество дозируемого раствора - параметр чисто технологический, зависящий от калибра патрона и концентрации ИВВ в лаке. Ограничение по соотношению наружного диаметра пуансона к внутреннему диаметру гильзы не более 0,9 обусловлено тем, что минимальная толщина пленки смеси лака и ИВВ определяется размером частицы ИВВ 0,05 мм. Суммарная же величина наружного диаметра пуансона и лаковой пленки не должны, по понятным причинам, превышать внутренний диаметр гильзы патрона.

Экспериментально было отработано и нанесение полимерного материала, который при обжимке торца гильзы под дульцем образует герметичную пробку, исключающую высыпание пороха из гильзы и герметизирующую его от проникновения влажности. Выбранные для этого материалы по характеристикам: вязкость, адгезионная способность, время затвердевания обеспечивают удерживание полоски на внутренней поверхности гильзы без стекания до поверхности пороха.

Были опробованы различные способы нанесения жидкого полимерного материала на внутреннюю поверхность дульца гильзы. Наиболее оптимальным оказалось окунать в жидкий полимерный материал пуансон со сферическим торцом. В последующем при соприкосновении его с торцом гильзы на ее внутреннюю поверхность “затекает” полимерный материал, образуя полоску шириной 1-3 мм, который при обжимке патрона герметизирует его дульную часть. Количество дозируемого полимерного материала параметр исключительно технологический, зависящий от калибра патрона и вязкости используемого полимерного материала. Ограничения по соотношению радиуса сферической части пуансона и внутреннего диаметра гильзы установлены экспериментально и обеспечивают ширину пленки 1-3 мм независимо от калибра патрона.

В гильзу с предварительно покрытым инициирующей пленкой кольцевым зазором последовательно насыпают ударный состав и пороховой заряд и подпрессовывают, оставляя свободный буртик гильзы для нанесения герметизирующего материала. Окунают пуансон в 20%-ый шеллачный лак и соосно с гильзой соприкасают его сферическую поверхность с торцом гильзы. Для серийной сборки патронов с гильзами, имеющими внутренний диаметр 6,8 мм, используют групповую сборку пуансонов с радиусом сферического торца 4,6 мм. Через 1-2 минуты обжимают дульце гильзы с образованием герметичной пробки.

Изобретение поясняется фиг.1-4, на которых приведены конструкции предлагаемых патронов и показаны процессы нанесения полимерных материалов на внутреннюю поверхность гильзы.

На фиг.1 представлен патрон согласно первому варианту - с пленкой, покрывающей внутреннюю поверхность кольцевого зазора.

На фиг.2 представлен патрон согласно второму варианту - с пленкой, покрывающей внутреннюю поверхность дульца гильзы.

Процесс нанесения пленки из ИВВ и полимера на внутреннюю поверхность кольцевого зазора гильзы представлен на фиг.3.

На фиг.4а показан момент нанесения на внутреннюю поверхность дульца гильзы герметизирующего материала пуансоном со сферическим торцом и на фиг.4б - обжимка торца гильзы.

Патрон по первому варианту изобретения (см. фиг.1) состоит из гильзы 1, в которой размещен воспламенительный состав 2, пороховой заряд 3. Внутренняя поверхность кольцевой придонной канавки покрыта пленкой 4.

В патроне по второму варианту изобретения внутренняя поверхность дульца гильзы покрыта герметизирующим материалом 5.

При изготовлении патрона по первому варианту изобретения (см. фиг.3) на внутреннюю поверхность кольцевой придонной канавки наносят пленку из инициирующего взрывчатого вещества и полимера 4 при помощи пуансона 6, отношение наружного диаметра которого к внутреннему диаметру гильзы 1 составляет не более 0,9.

При изготовлении патрона по второму варианту изобретения (см. фиг.4а) перед обжимкой на внутреннюю поверхность дульца гильзы наносят герметизирующий материал 5 со временем высыхания, превышающим время обжимки.

R - радиус сферы пуансона, D - внутренний диаметр гильз.

На фиг.4б позицией 7 показана пленка из подсохшего герметизирующего материала.

Очевидно, что процесс нанесения полимерной пленки на внутреннюю поверхность гильзы не требует сложных технологий и безопасен. В данном случае повышение качества достигнуто без дорогой и сложной модернизации.

Универсальность и простота изготовления патронов, с одной стороны, и значимость усовершенствований, с другой стороны, делают особенно актуальной данную группу изобретений.

Налажено промышленное производство по выпуску предлагаемых патронов.