Результат интеллектуальной деятельности: БАЛЛИСТИТНЫЙ АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ ПОРОХ

Изобретение относится к изготовлению баллиститного пороха, применяемого в области артиллерийской техники, главным образом, в качестве источника энергии артиллерийских метательных снарядов и в активно-реактивных системах (АРС). Основным направлением в развитии артиллерийских и активно-реактивных систем в настоящее время является разработка новых типов мощных стабильных и дешевых порохов, обеспечивающих максимальную скорость полета снаряда при возможно меньшем давлении пороховых газов в стволе (дальность стрельбы) и наименьшую зависимость их баллистических характеристик от начальной температуры использования (кучность стрельбы).

Выполнение этих целей накладывает жесткие требования по физико-механическим характеристикам пороха, стабильности (совместимости) исходных компонентов, по низкой температурной чувствительности и малой зависимости баллистических характеристик от начальной температуры (низким температурным градиентом давления), по высокой механической прочности пороховых зерен.

Известны баллиститные пороха, описанные в книге Горста А.Г. “Пороха и взрывчатые вещества”, М., Машиностроение, 1972, с.156, табл.28, содержащие коллоксилин, нитроглицерин, нитродигликоль, нитрогуанидин, централит, акардит, другие пластификаторы, вазелин, нитроароматичные соединения, влагу (свыше 100%), газовую сажу, сернокислый калий, окись магния.

Введение в состав порохов нитрогуанидина, сернокислого калия, нитроароматических соединений повышает их хрупкость и склонность к образованию пыли, повышает разброс баллистических характеристик, что является их существенным недостатком.

Широко известны баллиститные пороха, описанные в книге Будникова М.А., Левковича Н.А., Быстрова И.В., Сиротинского В.Ф., Шехтера Б.И. “Взрывчатые вещества и пороха”, Государственное издательство оборонной промышленности, Москва, 1955, с.268, табл.43, содержащие коллоксилин, нитроглицерин, нитродигликоль, централит, другие стабилизаторы (дифениламин, акардит и др.), динитропроизводные, вазелин, влага (свыше 100%), графит (свыше 100%), окись магния (свыше 100%).

Недостатком данных порохов является наличие в их основе низкоазотных нитратов целлюлозы, что снижает их энергетические характеристики.

Известно твердое баллиститное топливо по патенту RU 1522711, кл. С 06 В 25/18 от 18.12.87 г., содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, нитрат цезия, алюминий, легированный магнием или смесью магния, циркония и титана, дифениламин, окись магния, окись железа, политетрафторэтилен и индустриальное масло.

Недостатками данного баллиститного топлива являются: высокая скорость горения топлива, высокая температура продуктов сгорания, высокая зависимость скорости горения от температуры и ограниченность его применения.

Наиболее близким по составу, назначению и технической сущности является пироксилиновый порох по патенту RU 2171796 С1, 7 С 06 В 25/18 от 29.02.2000 г., принятый за прототип.

Пироксилиновый порох по прототипу содержит, мас.%:

дифениламин (стабилизатор химической стойкости) - 1,0-2,0

сульфат калия (порообразователь) - 0,1-0,5

диметакрилат (бистриэтиленгликоль) фталат

(флегматизатор) - 2,2-4,1

графит (антистатическая добавка) - 0,05-0,15

летучие вещества - 1,4-3,2

нитроцеллюлоза высокоазотистая – пироксилин (сенсибилизатор)

- остальное

Порох обладает низкой температурной чувствительностью, малой зависимостью от начальной температуры и малым температурным градиентом давления, причем пористость многоканальных зерен находится в диапазоне 5,0-8,5%.

Недостатками артиллерийского пороха по прототипу являются:

1. Низкая механическая прочность пороховых зерен.

2. Наличие пористости многоканальных зерен в диапазоне 5,0-8,5% способствует дегрессивному закону горения пороха, что приводит к максимальному давлению газов в стволе в момент начала выстрела и к его снижению при вылете снаряда из канала ствола, что, в свою очередь, приводит к разгару ствола и снижению кучности стрельбы.

3. Резкое возрастание давления в момент начала выстрела приводит к газовому удару в канале ствола, что при низкой механической прочности пороховых зерен приводит к их дроблению и, как правило, к нерасчетному режиму горения пороха.

Задачей предлагаемого изобретения является создание баллиститного артиллерийского пороха, обладающего повышенными прочностными характеристиками, сниженной температурной чувствительностью скорости горения и баллистических характеристик от температуры применения и низким температурным градиентом давления.

Задача решается за счет того, что известный баллиститный артиллерийский порох, зерна которого имеют пористую структуру, включающий сенсибилизатор, стабилизатор химической стойкости, антистатическую добавку и пластификатор, дополнительно содержит модификатор горения - двуокись титана, стабилизатор горения - комплексную свинцово-медную соль фталевой кислоты и технологические добавки - индустриальное масло, стеарат цинка, а в качестве сенсибилизатора он содержит коллоксилин и пироксилин или циклотетраметилентетранитрамин, в качестве стабилизатора химической стойкости - централит, в качестве антистатической добавки - графит или технический углерод, в качестве пластификатора - нитроглицерин и динитратдиэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пироксилин или

циклотетраметилентетранитрамин - 19,0-31,0

централит - 0,5-2,0

графит или технический углерод - 0,1-0,7

нитроглицерин - 17,0-21,0

динитратдиэтиленгликоль - 17,0-21,0

двуокись титана - 1,1-1,5

комплексная свинцово-медная соль фталевой кислоты - 0,8-2,0

индустриальное масло - 0,3-0,6

стеарат цинка - 0,03-0,05

коллоксилин - остальное

Кроме того, в качестве технологической добавки содержит сульфорицинат Е в количестве до 0,05%.

В качестве пластификатора в композиции используются нитроглицерин ОСТ 84-2386-88 и динитратдиэтиленгликоль ОСТ 84-2386-88.

В качестве стабилизатора химической стойкости в композиции используется централит (диметилдифенилмочевина) ГОСТ 2154-74, представляющий собой порошок или чешуйки.

В качестве антистатической добавки используется графит ГОСТ 4404-78, ГОСТ 4596-75 или технический углерод ГОСТ 7885-86, ТУ 14-106-357-90.

В качестве модификатора горения в композиции используется двуокись титана ГОСТ 9808-84, ТУ 301-10-020-90.

В качестве стабилизатора горения в составе используется комплексная свинцово-медная соль фталевой кислоты (ФМС) ТУ 6-09-4705-79.

В композиции в качестве технологических добавок используются цинка стеарат ТУ 6-09-17-255-88, а также для улучшения процесса формования - масло индустриальное ГОСТ 20799-88. Допускается в качестве технологической добавки вводить сульфорицинат Е ТУ 6-14-292-75.

В предлагаемой композиции используются коллоксилин ОСТ В 84-2440-91, пироксилин ОСТ В 84-2373-81 или циклотетраметилентетранитрамин ОСТ В84-1344-76 в качестве сенсибилизатора в пороховых композициях. Все компоненты, входящие в состав предлагаемого артиллерийского пороха, широко используются в народном хозяйстве, имеют доступную сырьевую базу и недефицитны.

Изготовление пороха производилось по известной схеме производства баллиститных порохов.

Вначале производится подготовка исходных компонентов и загрузка их в смеситель при включенной мешалке в водную среду, нагретую до температуры 50-60°С в следующей последовательности: вначале вводятся пироксилин или циклотетраметилентетранитрамин, коллоксилин, затем - пластификатор и все оставшиеся компоненты, все тщательно перемешиваются до получения однородной пороховой массы. Подготовленная пороховая масса поступает на отжим в центрифугу или отжимной пресс, после отжима масса пластифицируется на обогреваемых вальцах при температуре 85-90°С. Изготовление пороховых элементов заданных размеров производится в шнек-прессах.

В лабораторных и опытно-заводских условиях были изготовлены и испытаны образцы порохов предложенного состава.

Компонентный состав изготовленных образцов в сравнении с прототипом представлен в таблице 1.

Физико-механические характеристики определялись по ОСТ В 84-618-72 и ОСТ В 84-619-72.

Зависимость скорости горения порохов от температуры оценивалась по изменению величин коэффициентов скорости горения образцов при температурах 20°С и 50°С. Испытания проводились в манометрической бомбе объемом 38 см³ при плотности заряжения 0,2 г/см³. При каждой температуре испытывались серии из 5-7 счетных сжиганий.

Средние значения коэффициентов в законе U=А·Р скорости горения, коэффициента температурной зависимости, физико-механические и баллистические характеристики приведены в таблице 2.

Из приведенных в таблицах 1, 2 данных видно, что составы по образцам 3, 4, 5, 6, 7, 8 имеют достаточные для артиллерийских порохов высокие прочностные характеристики, низкую температурную зависимость скорости горения и баллистических характеристик и низкий температурный коэффициент.

Очевидно, что изменение установленных границ соотношения коллоксилина, пироксилина и циклотетраметилентетранитрамина с нитроглицерином и динитратдиэтиленгликолем (образцы 1, 2, 9, 10) приводит к ухудшению условий растворения нитроцеллюлозы (к ухудшению условий пластификации композиции) и, в конечном итоге, к ухудшению механических прочностных характеристик пороха, а содержание комплексной свинцово-медной соли фталевой кислоты и двуокиси титана (образцы 1,10) вне предела установленных норм приводит к увеличению зависимости скорости горения и баллистических характеристик от начальной температуры и повышению температурного градиента давления.

Разработанный состав баллиститного артиллерийского пороха может быть предложен к отработке новых артиллерийских и активно-реактивных систем.