СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОХ
PELLET POWDER

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии.
Известны пороха для стрелкового нарезного и дробового оружия, гранатометов, содержащие в своем составе различные компоненты: нитраты целлюлозы, стабилизаторы химической стойкости, динитротолуол, металлы (алюминий, магний, барий, литий и др.), гидрид лития, нитрат аммония, поливинилнитрат [1-4]. Пороха не удовлетворяют требованиям баллистических характеристик в 5,6 мм винтовочном патроне, а также полноте сгорания метательного заряда (МЗ).
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является сферический порох по ТУ 7506804-124 [5], включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, этилацетат, сажу, графит, влагу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
дифениламин
0,4-0,8,
этилацетат
0,2-1,0,
влага
0,3-0,9,
сажа + графит
0,3-0,7,
нитраты целлюлозы
остальное.
Порох обеспечивает баллистические характеристики МЗ в 5,6 мм винтовочных патронах «Снайпер», «Стандарт» с массой пули 2,58-2,60 г. Скорость пули на расстоянии 10 м от дульного среза 315-325 м/с. Недостатком прототипа является невозможность использования данного пороха в охотничьих патронах «Ковбой» (со скоростью пуль до 400 м/с и более) из-за превышения допустимых норм давления пороховых газов в канале ствола оружия при увеличении массы заряда. Кроме того, порох имеет большую по сравнению с флегматизированными порохами гигроскопичность.
Целью изобретения является увеличение скорости пули в 5,6 мм винтовочном патроне на 80-120 м/с, снижение гигроскопичности.
Технический результат достигается тем, что сферический порох, включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, этилацетат, влагу и графит, отличается тем, что дополнительно содержит алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.%:
дифениламин
0,2-1,0;
этилацетат
0,2-2,0;
влага
0,2-1,2;
графит
0,1-0,2;
алюминиевая пудра
8,0-11,0;
Нитраты целлюлозы
остальное.
Алюминиевая пудра в составе пороха выполняет функцию флегматизатора - постактивного компонента, т.е. соединения, вступающего в процесс горения с определенной временной задержкой (при определенном пороговом значении температуры). За счет аккумуляции энергии в начальный момент сгорания заряда интенсивность газообразования снижается на 40-50%, смещая пик максимального давления в сторону дульного среза. При этом при аналогичном давлении пороховых газов достигается эффект увеличения скорости пули. Снижение содержания алюминиевой пудры менее 8,0 мас.% не обеспечивает увеличения скорости пули на 40%, а увеличение более 11 мас.% не дает повышения скорости, по снижает полноту сгорания заряди и увеличивает пламенность выстрела.
Увеличение содержания дифениламина более 1,0 мас.% нецелесообразно, так как это приводит к снижению энергетических характеристик, а необходимая химическая стойкость и гарантийный срок хранения пороха уже обеспечиваются. Снижение дифениламина менее 0,2 мас.% снижает химическую стойкость пороха и усложняет равномерное распределение его по объему гранул.
Этилацетат и вода являются технологическими компонентами, остающимися в порохе после его изготовления. Их содержание определяется условиями формирования и составом пороха. Массовая доля влаги зависит от условий сушки, но не должна превышать 1,2 мас.%, чтобы не снижать в заметной степени энергетических характеристик. Уменьшение влаги менее 0,2 мас.% экономически нецелесообразно, так как при этом увеличивается время сушки.
Графит используется как антистатическая добавка для снижения электризуемости и улучшения сыпучести пороха. Увеличение его более 2,0 мас.% приводит к появлению свободного графита, а уменьшение менее 0,1 мас.% не дает необходимого эффекта.
В таблице приведены примеры состава сферического пороха и пороха-прототипа в пределах граничных условий и за их пределами.
Сферический порох состава по примеру 1 изготавливается следующим образом. В реактор объемного типа, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева, заливается 12 л воды, загружается 2,64 кг пироксилина, затем заливается 5,4 л этилацетата с 0,03 кг (1,0 мас.%) растворенного дифениламина и вводится 0,33 кг (11 мас.%) алюминиевой пудры в виде водной взвеси. Смесь нагревается до 68°С и перемешивается 15 минут. Затем загружается 0,024 кг (2,0 мас.% к воде) мездрового клея (эмульгатора). После диспергирования вводится 0,012 кг (1 мас.% к воде) сернокислого натрия и эмульсия перемешивается 10-15 минут. Температура поднимается до 75°С и осуществляется отгонка этилацетата. Процесс заканчивается при температуре 94-96°С. В дальнейшем порох промывается, фракционируется, графитуется и сушится.
Остальные образцы изготавливаются аналогично и отличаются количественным вводом компонентов.
Из данных таблицы видно, что сферические пороха, изготовленные по заявленному составу, обеспечивают баллистические характеристики (скорость пули более 400 м/с) в винтовочном патроне «Ковбой» с массой нули 2,6 г. Изготовление пороха за пределами граничных условий приводит к получению
Таблица
Составы сферических порохов
Наименование показателя
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Прототип
Массовая доля компонентов, %:
пироксилин
84,7
87,3
91,2
97,8
81,6
96,8
дифениламин
1,0
0,7
0,2
0,6
0,8
0,6
этилацетат
2,0
1,3
0,2
0,5
1,5
1,2
влага
1,2
0,6
0,2
0,4
0,9
0,8
алюминий
11,0
10,0
8,0
5,0
15,0
-
графит
0,1
0,1
0,2
0,2
0,2
-
графит + сажа
-
-
-
-
-
0,6
Насыпная плотность, г/см<sup>3</sup>
0,73
0,8
0-9
0,9
0,8
0,6
Гигроскопичность при φ=90%, τ=24 ч
0,16
0,25
0,32
0,55
0,15
0,9
Химическая стойкость
45
19
12
32
20
47
при 110°С за 5 часов, мм рт.ст.
Баллистические
характеристики в 5,6
мм винтовочном
патроне «Ковбой» с
массой пули 2,6 г:
масса заряда, г
0,13
0,20
0,20
0,20
0,22*
0,12
скорость пули, V<sub>10</sub>, м/с
431
445
424
355
330
345
Давление пороховых
газов, максимальное,
наибольшее, МПа
147,5
178,7
167,0
161
150
198,7
Примечание. 1. Технические требования: скорость пули не менее 400 м/с; давление пороховых газов максимальное наибольшее, не более 183 МПа.
2. Норма химической стойкости: не более 60 мм рт.ст.
3. * Предельная масса заряда
гранул, которые сгорают более дегрессивно, что не обеспечивает скоростные характеристики патрона (примеры 4, 5). Гигроскопичность пороха снижается примерно в 5 раз по сравнению с прототипом.
Таким образом, полученные сферические пороха обеспечивают технические требования к винтовочным патронам «Ковбой» повышенной эффективности с массой пули 2,6 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент №1479246 (Франция), кл. С06В, заявл. 21.09.1965. РЖХим, 1968, 17Н741П.
2. Патент №2133011 (Франция), кл. С06В 1/00, заявл. 6.04.1971. РЖХим, 1973, 23Н728П.
3. Патентно 2278657 (Франция), кл. С06В 5/00, заявл. 13.12.1973. РЖХим, 1977, 8Н334П.
7
4. Патент №2058280 (Россия). МКИ С06В 25/24, заявл. 26.03.1992.
5. Порох лаковый ПС-690/4,23. Технические условия ТУ 7506804-124-92.