КАПСЮЛЬ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ
IGNITER CAP

Изобретение относиться к области патронного производства и может быть использовано в капсюлях-воспламенителях (KB) для патронов стрелкового оружия.
Одним из основных требований, предъявляемых к KB, является обеспечение безопасности их срабатывания при широких диапазонах энергии удара бойка в различных системах стрелкового оружия. При этом устанавливаются жесткие требования по безопасности производства KB и их эксплуатации.
В настоящее время перед разработчиками патронов стали актуальными задачи по разработке надежных неоржавляющих, экологически безопасных и экологически выгодных КВ.
Данная задача необходима для решения многих проблем: увеличения ресурса стволов стрелкового оружия; повышения надежности выстрела; исключения попадания тяжелых металлов в организм человека. Последнее особенно важно при стрельбе в закрытых помещениях.
В России до настоящего времени производятся патроны с KB, содержащими гремучую ртуть [1]. Эти KB по многим параметрам не удовлетворяют современным требованиям. Они обладают сильным оржавляющим эффектом, сравнительно низкой термостойкостью, дороговизной и дефицитностью сырья (ртути, сульфида сурьмы, латуни).
Ртуть и ее соединения относятся к вредным веществам с низкой предельно допустимой концентрацией, что также затрудняет производство KB, и делают стрельбу с такими патронами опасной для здоровья. Применяемые в зарубежных и отечественных боеприпасах KB с ударно-воспламенительными составами (УВС) на основе тринитрорезорцината свинца (ТНРС) [2], хоть и являются неоржавляющими, но их термостойкость и экологическая чистота совсем не лучше, чем у гремучертутных КВ.
Кроме этого, известные УВС на основе ТНРС недостаточно устойчиво зажигают метательные заряды при отрицательных температурах. Поэтому в настоящее время актуальной стала задача создания нового неоржавляющего KB из недефицитных компонентов и недорогого сырья без тяжелых металлов.  Известный КВ по патенту США [3] имеет невысокую термостойкость, невозможность его приготовления традиционным сухим методом и возможность расслаивания компонентов из-за существенной разницы в их плотностях.
Известен KB [4], выбранный в качестве прототипа как наиболее близкий к предлагаемому.
Этот KB содержит металлический колпачок с навеской УВС, прикрытого сверху защитным слоем, при этом УВС выполнен в виде двух слоев: слоя ударного состава, расположенного у дна колпачка, и слоя воспламенительного состава.
Весовое соотношение слоев ударного состава к воспламенительному составу составляет 0,04…0,95. в качестве слоя ударного состава использованы:
- композиции на основе тринитрорезорцината свинца;
- гремучая ртуть или композиции на ее основе;
- смесь калиевой соли динитробензофураксана с сенсибилизатором;
- композиция диазодинитрофенола, калиевой соли азодинитрофенола и сенсибилизатора.
В качестве слоя воспламенительного состава использованы быстрогорящие взрывчатые вещества с низкой чувствительностью к удару, например одноосновный стифнат калия или смеси однозамещенного стифната калия или диазодинитрофенола с горючими связующими компонентами.
KB прототипа показали хорошие результаты по баллистическим характеристикам патронов, но при этом имели ряд недостатков. К ним относятся:
1. При использовании в качестве ударного состава композиций на основе тринитрорезорцината свинца или гремучей ртути ухудшаются экологические показатели выстрела, а при наличии гремучей ртути происходит оржавление ствола после стрельбы.
2. В прототипе не указаны основные, конкретные физико-химические характеристики сенсибилизаторов. Поэтому соотношение сенсибилизатора с указанными в прототипе компонентами может быть не оптимальное, что приведет к ухудшению стабильности баллистических характеристик патронов.
3. Металлические колпачки для KB к патронам стрелкового оружия в основном изготавливаются из латуни или других цветных металлов. В настоящее время использование цветных металлов в патронах стрелкового оружия становиться экономически невыгодным.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка безопасного, надежно работающего, неоржавляющего, экологически чистого, экономически выгодного KB, обеспечивающего стабильность баллистических характеристик патронов.
2
Поставленная задача решается за счет того, что на дно колпачка запрессовывается стифнат калия или высокоэнергетический компонент, скорость горения которого при 10 кгс/см выше 13 см/сек. На быстрогорящем компоненте размещается ударный состав из тетразена и инертного сенсибилизатора, имеющего следующие физико-химические характеристики:
- плотность
2…4,2 г/см<sup>3</sup>;
- твердость по шкале Мооса
3…7,
или микротвердость
350…1000 кг/мм<sup>2</sup>;
- удельная теплоемкость
0,06…0,25 Ккал/г·град;
- коэффициент теплопроводности
0,0015…0,0032 кал/(см/сек)·град
Такие физико-химические характеристики имеют некоторые виды стекол, керамики, кремний и его окислы.
Металлический колпачок выполнен из стали, плакированной цветными металлами, при этом толщина плакирующих слоев может быть различной для каждой стороны и варьироваться от 4 до 10% к толщине ленты, из которой изготовлен колпачок. В настоящее время для плакировки стали используются медь, которая тщательно проверена при отработке нового экономически выгодного КВ. При толщине покрытия менее 4% от толщины ленты надежность работоспособности и сохранности KB не обеспечивается. При толщине слоя более 10% от толщины ленты KB становятся экономически невыгодными и изменяются их характеристики по времени работы. Металлический колпачок может быть выполнен из стали, защищенной химическим покрытием толщиной от 3 до 9 мкм. Проверялся KB, изготовленный из стали, защищенный лаковой пленкой. При толщине покрытия от 3 до 9 мкм KB работал надежно и выдержал испытания по ускоренному старению с удовлетворительными результатами. При толщине покрытия менее 3 мкм происходит коррозия материала колпачка. При толщине покрытия более 9 мкм надежность работоспособности не обеспечивается.
В существующих KB указанная совокупность существенных признаков не выявлена, что позволяет считать данное техническое решение соответствующим критерию «Новизна».
Для получения стабильных баллистических характеристик выстрела необходимо обеспечить надежность воспламенения метательного заряда, оптимальный режим горения и максимальную полноту его сгорания. При срабатывании KB возникает форс пламени, состоящий из горячих газообразных продуктов сгорания УВС и разогретых твердых частиц сенсибилизатора. Температура и скорость потока газообразных продуктов и твердых частиц УВС должны быть такими, чтобы в процессе выстрела произошло быстрое воспламенение метательного (порохового) заряда, его горение и полное сгорание при достижении пули (снаряда) примерно 2/3 длины ствола.
Кроме того, чтобы улучшить баллистические характеристики оружия при стрельбе, необходимо решить проблему повышения мощности KB при сохранении габаритов.
Для обоснования оптимальных характеристик KB были приведены экспериментальные исследования, результаты которых приведены в таблицах 1 и 2.
KB изготавливались по следующей технологии:
- из специально выбранной стали, плакированной цветными металлами, по штатной технологии изготавливался колпачок требуемых размеров;
2
2
- колпачки помещались в сборки и в них засыпалась доза одноосновного стифната калия или другого быстрогорящего взрывчатого вещества (ВВ), у которого скорость горения при 10 кгс/см выше 13 см/сек, и эта доза ВВ запрессовывалась при удельном давлении 1000…1500 кгс/см;
- на ВВ помещали смесь ударного состава - тетразен с инертным сенсибилизатором, который имел вышеуказанные физико-химические характеристики;
- на ударный состав капалась капля лака, сборка с колпачками помещалась на вибростенд и в течение 3…5 минут проводилась вибрация;
- далее проводилась сушка при температуре 40…60°С и готовые KB по обычной технологии снаряжались в гильзу.
Также снаряжались стальные колпачки, защищенные химическим покрытием.
Необходимо отметить, что в проверенных KB соотношение воспламенительного и ударного составов было аналогично [4], таким же оставалось соотношение сенсибилизатора к инициирующему ВВ.
В таблицах 1 и 2 приведены результаты баллистических испытаний патронов с новым KB и KB прототипа, надежности работы KB и чистоты сгораемости порохового заряда. Из таблиц видно, что новый KB несколько превосходит KB прототипа.
В ударно-воспламенительном составе использовался сенсибилизатор (стекло) с физико-химическими характеристиками в вышеуказанных пределах. Изменение параметров сенсибилизатора за указанные пределы приводит к ухудшению безопасности или безотказности КВ.
Металлический колпачок был выполнен из стали, плакированной слоем меди толщиной 6% к толщине дна колпачка.
Проверялся вариант колпачка, покрытого специальным лаком, толщиной 8 мкм.
Результаты проверок удовлетворительные.
Таким образом, предлагаемый KB для патронов стрелкового оружия обоснован и отвечает требованиям к КВ.
Таблица 1
НаименованиеKB
Баллистические характеристики
ЗадержкаВоспламене-ния, мсек
Массанесгоревшихостатковвыстрела, г
Маркапороха
Массазаряда
М<sub>25 ср</sub>,м/с
ΔV<sub>25</sub>,м/с
P<sub>max ср</sub>,кгс/см<sup>2</sup>
ΔP<sub>мах</sub>,кгс/см<sup>2</sup>
Прототип
ВТ
3,10
815
21
2916
118
0,20
0,010
Новый
ВТ
3,10
817
17
2822
93
0,16
0,005
Таблица 2
Характеристики чувствительности
Прототип
Новый
Безопасность KB при воздействии падающего груза массой 307 г, высота, см, при 0% срабатывании
3
3
Безотказность KB, см, при 100% срабатывании
11
9
Безотказность KB после выдержки 4 часа при влажности 100%, температуре 60°С и после испытания тряской 30 мин (80 ударов в минуту с высотой 150 мм)
15
10
Источники информации
1. П.П.Карпов «Средства инициирования», Оборонгиз, 1999 г., стр.127.
2. Состав ударный неоржавляющий К-2-1, Технические условия ТУ-04-031-1-78.
3. Патент США №4675059.
4. Патент РФ №2285229 С2.