СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОХ ДЛЯ ПАТРОНОВ ТРАВМАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ К ГЛАДКОСТВОЛЬНОМУ ОРУЖИЮ
BALL POWDER FOR CARTRIDGES OF TRAUMATIC ACTION TO SMOOTH-BORE WEAPON

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
2
В настоящее время широкое распространение получило травматическое оружие. Особенностью травматических патронов является низкая масса метаемого снаряжения (резиновые картечь и пули) и, соответственно, низкий уровень максимального давления пороховых газов 50…180 кгс/см. В этих условиях ни один из известных порохов не обеспечивает полного сгорания метательного заряда, особенно при отрицательных температурах, поэтому в зарубежных травматических патронах используется дымный ружейный порох. Однако такие патроны после 2…3 выстрелов создают сильное задымление, что затрудняет дальнейшую прицельную стрельбу.
В качестве аналога авторами выбран сферический порох для дробовых охотничьих ружей 12, 16, 20 калибров [Заявка №2012102880/05 (004262) от 27.01.2012 г.)], состоящий из смеси 70…90 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 209,0…210,5 мл NO/г и 10…30 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г, 0,3…1,0 мас.% дифениламина (ДФА), 0,1…0,6 мас.% графита, 0,3…0,8 мас.% этилацетата (ЭА) и 0,4…0,9 мас.% влаги.
Представленный СФП не обеспечивает требуемые баллистические характеристики в составе патронов травматического действия к гладкоствольному оружию ввиду несгорания пороха в канале ствола.
Наиболее близким техническим решением является способ получения СФП для охотничьего оружия [Патент РФ №1727375 (C06B 21/00)] (прототип), где СФП состоит из пироксилина 1 Пл или пироксилина 1 Пл с возвратно-технологическими отходами, 0,6…1,2 мас.% дифениламина (ДФА), 0,3…1,0 мас.% технического углерода, медь (II)-свинец (II) оксид-фталат (ФМС) в количестве 0,5…2,5 мас.% от массы пироксилина 1 Пл, этилацетата (ЭА) и влаги.
Недостатком данного СФП является то, что он не обеспечивает баллистические характеристики в патронах травматического действия по стабильности начальной скорости пули ввиду неполного сгорания в канале ствола оружия.
Целью изобретения является получение сферического пороха для патронов травматического действия, обеспечивающего требуемые баллистические характеристики, с использованием в качестве сырья баллиститных порохов марок НБл или НБпл с истекшими гарантийными сроками хранения, при этом порох позволит снизить температурный градиент по начальной скорости пули. Известно, что баллиститные пороха марок НБл или НБпл в составе имеют коллоксилин (~60 мас.%) и нитроглицерин (НГц) (~40 мас.%).
3
Поставленная цель достигается тем, что сферический порох изготавливают из пироксилина 1 Пл и баллиститных порохов марок НБл или НБпл с истекшими гарантийными сроками хранения, содержащих в составе коллоксилин и НГц, централит II, оксид железа (III), с насыпной плотностью пороховых элементов 0,40…0,50 кг/дм, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Нитроглицерин
20,0…28,0
Централит II
0,4…0,6
Дифениламин
0,3…0,8
Этилацетат
0,1…0,7
Связанный графит,
в том числе углерод технический (сажа)
0,1…0,2 мас.%
0,2…0,6
Влага
0,2…0,9
Медь (II)-свинец (II) оксид-фталат
3,0…7,0
Оксид железа (III)
0,05…1,0
Пироксилин 1 Пл с объемной концентрацией
оксида азота 212,0…213,0 мл NO/г
30,0…40,0
Коллоксилин «Н» с объемной концентрацией
окиси азота 189,0…194,5 мл NO/г
остальное
Нитроглицерин в составе пороха применяется в качестве энергетической добавки. Использование НГц в количестве менее 20,0 мас.% приводит к снижению энергетических характеристик пороха, что способствует увеличению массы порохового заряда и снижению начальной скорости пули. Увеличение в составе пороха НГц более 28 мас.% невозможно, т.к. в составе порохов типа НБл или НБпл содержится не более 40 мас.% НГц.
Дифениламин и централит II в составе пороха в количестве 0,3…0,8 и 0,4…0,6 мас.%, соответственно, применяются в качестве стабилизатора химической стойкости. Использование ДФА менее 0,3 мас.% и централита II менее 0,4 мас.% приводит к снижению химической стойкости пороха, а увеличение ДФА и централита II более 0,8 и 0,6 мас.%, соответственно, приводит к снижению удельной теплоты сгорания.
2
Авторами установлено, что пороха с катализаторами имеют более низкую границу аномального горения, горят при низких давлениях (~30…200 кгс/см) с более высокой скоростью. В качестве катализаторов горения используют ФМС в количестве 3,0…7,0 мас.%, оксид железа (III) в количестве 0,05…1,0 мас.% и связанный графит в количестве 0,2…0,6 мас.%, в том числе углерод технический (сажа) 0,1…0,2 мас.%. Связанный графит, в том числе углерод технический (сажа) также выполняют роль добавки, улучшающей электростатические свойства и сыпучесть пороха. Уменьшение ФМС менее 3,0 мас.%, оксида железа (III) менее 0,05 мас.%, связанного графита менее 0,2 мас.% и углерода технического (сажи) менее 0,1 мас.% приводит к снижению скорости пули, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы пули и снижению скорости полета метательного заряда. Увеличение ФМС более 7,0 мас.%, оксида железа (III) более 1,0 мас.%, связанного графита более 0,6 мас.%, в том числе углерода технического (сажи) более 0,2 мас.% дальнейшего эффекта на скорость полета метательного заряда не оказывает, но в целом приводит к снижению энергетических характеристик пороха.
Влага в количестве 0,2…0,9 мас.% и ЭА в количестве 0,1…0,7 мас.% в составе пороха выполняют роль технологических добавок. Уменьшение влаги менее 0,2 мас.% делает порох опасным в обращении, а ЭА менее 0,1 мас.% связано с дополнительными трудозатратами на сушку. Использование влаги и ЭА более 0,9 и 0,7 мас.%, соответственно, увеличивает массу порохового заряда и снижает полноту сгорания порохового заряда.
Пироксилин 1 Пл с содержанием оксида азота 212,0…213,0 мл NO/г и коллоксилин «Н» с содержанием оксида азота 189…194,5 мл NO/г выполняют роль энергетической и структурирующей основы. Уменьшение содержания оксида азота в пироксилине 1 Пл менее 212,0 мл NO/г и коллоксилине «Н» менее 189 мл NO/г приводит к увеличению массы порохового заряда и, как следствие, повышению пороховых газов в канале ствола оружия. Увеличение оксида азота в пироксилине 1 Пл более 213,0 мл NO/г и коллоксилине «Н» более 194,5 мл NO/г улучшает баллистические характеристики пороха, однако верхний предел содержания коллоксилина «Н» в баллиститном порохе марок НБл и НБпл с истекшими гарантийными сроками хранения ограничен их изготовлением.
В таблице приведены характеристики разработанного состава сферического пороха, выполненного в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).
Заданные требования для патронов травматического действия: масса пули - 4,0…12,0 г; начальная скорость пули: при температуре плюс 20°C - 230…250 м/с; при температуре плюс 50°C - 230…250 м/с; при температуре минус 20°C - 190…230 м/с.
Из приведенных данных таблицы видно, что полученный по разработанному авторами составу (примеры 1…3) СФП для патронов травматического действия удовлетворяет всем требованиям по баллистическим характеристикам. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный СФП не удовлетворяет требованиям по начальной скорости полета пули в эксплуатационном диапазоне температур.
Таблица
Физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха
Наименование показателя
Пример(Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Нитроглицерин, мас.%
20,0
24,0
28,0
18,0
28,0
Централит II, мас.%
0,4
0,5
0,6
0,8
0,2
Дифениламин, мас.%
0,3
0,5
0,8
0,2
1,0
Этилацетат, мас.%
0,1
0,4
0,7
0,1
0,8
Связанный графит, в том числе углерод технический 0,1…0,2 мас.%
0,2
0,4
0,6
0,1
0,7
Влага, мас.%
0,2
0,5
0,9
0,2
1,0
Медь (II)-свинец (II) оксид-фталат
3,0
5,0
7,0
2,0
8,0
Оксид железа (III)
0,05
0,07
1,0
0,03
1,2
Пироксилин 1 Пл с объемной концентрацией оксида азота, мл NO/г
212,0
212,5
213,0
210,0
213,5
Коллоксилин «Н» с объемной концентрацией оксида азота, мл NO/г
189,0
191,0
194,5
189,0
194,5
Насыпная плотность пороховых элементов, кг/дм<sup>3</sup>
0,40
0,45
0,50
0,40
0,55
Химическая стойкость, мм рт.ст.
25
25
25
25
25
Баллистические характеристики
Масса пули, г
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
Масса пороха, г
0,65
0,65
0,65
0,65
0,85
Начальная скорость пули при различной температуре заряда, м/с
- плюс 20°C
250
238
233
221
245
- плюс 50°C
247
245
238
228
260
- минус 20°C
224
211
199
187
163