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

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия.

В патентах США [1, 2] предложены способы получения сферического пороха (СФП) для стрелкового оружия, заключающиеся 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 получаемые пороха не обеспечивают баллистические характеристики для стрелкового оружия.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является патент [3] «Способ получения сферического пороха», включающий обработку пороха водной флегматизирующей эмульсией», содержащей в виде флегматизатора динитротолуол и централит №1, для чего в реактор заливают по отношению к пороху 3,0-3,5 мас.ч. воды, загружают сферический порох и ведут при перемешивании нагрев суспензии, после чего флегматизирующую эмульсию при той же температуре сливают в реактор и ведут процесс флегматизации пороха в течение 30-50 минут, отличающийся тем, что в качестве пороха используют сферические пороховые элементы с размером 0,4-0,7, состоящие из нитроцеллюлозы, дифениламина, графита, этилацетата и влаги с насыпной плотностью 0,940-0,980 кг/дм³, суспензию готовят в аппарате-флегматизаторе с нагреванием до температуры 94-98°С, флегматизирующую эмульсию готовят в эмульсификаторе из воды, 2,0-4,0 мас. % динитротолуола и 4,5-6,5 мас. % централита 1 по отношению к пороху, с концентрацией динитротолуола и централита 1 в водной среде, равной 2,0-3,5 мас. %, при перемешивании в течение 20-30 минут и нагревании до температуры 94-98°С.

Недостатком прототипа является то, что приготовленная флегматизирующая эмульсия при данной температуре имеет частицы флегматизатора с размером до 10 мкм, которые с поверхности покрываются защитной оболочкой мездрового клея, а это препятствует полному высаживанию флегматизирующей эмульсии на поверхность пороховых элементов. Так, ввод флегматизатора и химический анализ по содержанию флегматизаторов в порохе отличается на 5,0-6,0 мас. % от массы флегматизатора. Не усвоившиеся мельчайшие частицы флегматизаторов выводятся из технологического процесса с технологическими водами. Это существенно влияет на баллистические характеристики, как по скорости полета пули, так и по разбросу скоростей полета пуль в баллистической группе.

Целью изобретения является более полное высаживание флегматизаторов на поверхность пороховых элементов в процессе флегматизации пороха и повышение стабильности баллистических характеристик сферических порохов.

Поставленная цель достигается тем, что полученный порох, состоящий из нитроцеллюлозы, дифениламина, графита и влаги, флегматизируют в аппарате-флегматизаторе, в который заливают 2,5-3,0 мас. ч. воды по отношению к пороху, в пересчете на сухой вес, при турбулентном режиме перемешивания загружают 1 мас. ч. сферического пороха и ведут нагрев смеси до температуры 75-80°С, при достижении требуемой температуры смеси в аппарат-флегматизатор вводят, по отношению к воде, 0,05-0,10 мас. % мездрового клея и по отношению к пороху, при температуре 75-80°С, вводят флегматизатор, состоящий из 2,0-4,0 мас. % динитротолуола и 4,5-6,5 мас. % централита 1, в течение 10-15 минут ведут нагрев смеси до температуры 94-98°С, затем ведут флегматизацию пороха в аппарате-флегматизаторе в течение 40-60 минут и ведут промывку пороха.

Проведенными авторами исследованиями установлено, что целесообразнее вести процесс флегматизации сферического пороха без приготовления флегматизирующей эмульсии в эмульсификаторе, т.к. частицы флегматизатора в турбулентном режиме перемешивания имеют размер менее 10 мкм и не высаживаются на поверхность пороховых элементов. Авторами предложен способ флегматизации сферического пороха непосредственно в аппарате-флегматизаторе, при этом флегматизатор вводится непосредственно в аппарат-флегматизатор. При плавлении в аппарате-флегматизаторе флегматизатор высаживается в виде крупных капель на поверхности сферических частиц и затем в турбулентном потоке за счет соударения пороховых элементов равномерно распределяется по их поверхности, при этом мельчайших частиц в гидродинамическом потоке не образуется. К моменту процесса флегматизации сферического пороха весь флегматизатор высаживается на поверхности пороховых элементов и за счет молекулярной диффузии переходит вглубь пороховых элементов.

Для ведения флегматизации одноосновного сферического пороха в аппарат-флегматизатор заливают 2,5-3,0 мас. ч. воды, по отношению к пороху, в пересчете на сухой вес, при турбулентном режиме перемешивания, загружают 1 мас. ч. сферического пороха и ведут нагрев смеси до температуры 75-80°С.

Уменьшение количества воды, заливаемой в аппарат-флегматизатор менее 2,5 мас. ч., 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 75-80°С приводит к равномерному распределению флегматизатора по поверхности пороховых элементов. Снижение температуры нагрева смеси менее 75°С приводит к увеличению длительности процесса флегматизации пороха, а увеличение температуры более 80°С приводит к преждевременной диффузии флегматизатора в глубь 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 тем самым их слипание. Уменьшение мездрового клея менее 0,05 мас. % может привести к слипанию отдельных пороховых частиц, а увеличение количества мездрового клея более 0,10 мас. % дальнейшего эффекта не дает.

По отношению к пороху в аппарат-флегматизатор вводится флегматизатор, состоящий из 2,0-4,0 мас. % динитротолуола и 4,5-6,5 мас. % централита 1, нагретого до температуры 75-80°С. Уменьшение динитротолуола менее 2,0, централита 1 менее 4,5 мас. % и температуры менее 75°С приводит к низкой скорости полета пули и высокому давлению пороховых газов в канале ствола оружия, а увеличение динитротолуола более 4,0 мас. %, централита 1 более 6,5 мас. % и температуры смеси более 80°С приводит к увеличению массы порохового заряда и низкой скорости полета пули.

После загрузки всех компонентов в аппарат-флегматизатор проводят нагрев смеси в течение 10-15 минут до температуры 94-98°С. Уменьшение времени нагрева смеси в аппарате-флегматизаторе менее 10 минут и температуры нагрева менее 94°С невозможно, т.к. нагрев смеси в аппарате-флегматизаторе ведется через рубашку аппарата, а увеличение времени нагрева более 15 минут и температуры нагрева более 98°С приводит к получению сферического пороха, не обеспечивающего баллистических характеристик.

Флегматизацию пороха проводят при температуре водно-пороховой смеси 94-98°С в течение 40-60 минут. Снижение температуры флегматизации одноосновного сферического пороха ниже 94°С и времени флегматизации менее 40 минут приводит к получению сферического пороха с низкой скоростью полета пули и высоким давлением пороховых газов в канале ствола оружия, а увеличение температуры при флегматизации одноосновного сферического пороха более 96°С и времени флегматизации более 60 минут приводит к получению высокой навески порохового заряда и низкой скорости полета пули.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики одноосновного сферического пороха в пределах граничных условий (пример 1-3) и за пределами граничных условий приведены в таблице.

Спортивно-охотничий патрон калибра 7,62 мм должен иметь следующие характеристики: средняя скорость полета пули 735-756 м/с, разброс скорости полета пуль в серии выстрелов не более 10 м/с, давление пороховых газов, МПа: среднее - не более 289,2, наибольшее - не более 308,8, разброс между наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов - не более 14,7.

Из приведенных данных таблицы видно, что полученный по разработанному авторами способу одноосновный сферический порох в пределах граничных условий (пример 1-3) имеет более стабильные баллистические характеристики по массе порохового заряда, скорости полета пули, разбросу скорости полета пуль в серии выстрелов, а также по давлению пороховых газов в канале ствола оружия. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) одноосновный сферический порох имеет значительно худшие баллистические характеристики.

Литература

1. Патент США №2843584.

2. Патент США №3378545.

3. Патент RU 2489415 С 1, С06В 21/00.