СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА
METHOD OF PRODUCING PELLET POWDER

Изобретение относится к области получения двухосновных сферических порохов для спортивно-охотничьего оружия.
В патентах США [1, 2] предложен способ получения сферического пороха (СФП) для стрелкового оружия, заключающийся 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 полученные пороха не обеспечивают баллистические характеристики для спортивно-охотничьего нарезного оружия.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является патент RU 2367639 C2, C06B 21/00 «Способ получения двухосновного сферического пороха», включающий приготовление суспензии пороха, для чего в реактор заливают по отношению к пороху 2,29…2,31 мас.ч. воды, загружают порох и нагревают при перемешивании до температуры 76…80°С. Одновременно перемешиванием в течение 10…20 минут готовят 1,5…3,5% водную флегматизирующую эмульсию, состоящую по отношению к пороху из 1,3…2,5 мас.% динитротолуола, 2,0…6,0 централита I и 0,20…0,25 мас.% мездрового клея (защитного коллоида). Перед введение в пороховую суспензию эмульсию нагревают до температуры 76…80°C, после чего ведут обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией в течение 60…65 минут при температуре 76…80°C и соотношении 1 мас.ч пороха к 3,0…3,5 мас.ч. воды.
Целью изобретения является повышение стабильности баллистических характеристик за счет флегматизации сферических порохов и снижение потерь флегматизирующих добавок.
3
Поставленная цель достигается тем, что полученный порох с размером пороховых элементов 0,315…0,63 мм, состоящих из нитроцеллюлозы, нитроглицерина, дифениламина, централита II, графита и влаги, с насыпной плотностью 0,970…0,990 кг/дм, флегматизируют в аппарате-флегматизаторе, в который заливают по отношению к пороху 3,0…3,5 масс. частей воды, загружают СФП и ведут при перемешивании нагрев суспензии до температуры 76…82°С, одновременно в эмульсификаторе готовят флегматизирующую эмульсию, состоящую по отношению к пороху из 1,5…3,0 мас.% динитротолуола (ДНТ), 4,8…6,0 мас.% централита I (Ц I) с концентрацией в водной среде ДНТ и Ц I равной 2,0…3,5 мас.% в течение 20... 30 минут, при достижении температуры 76…82°C флегматизирующую эмульсию сливают в аппарат-флегматизатор и ведут процесс флегматизации пороха в течение 30…50 минут.
Проведенными авторами исследованиями установлено, что при приготовлении флегматизирующей эмульсии вводится защитный коллоид от 0,2 до 1,0 мас.% по отношению к флегматизатору (ДНТ и Ц I). Флегмати-зирующая эмульсия состоит из частиц флегматизатора размером от 5 до 40 микрон. Каждая частица, для сохранения в потоке устойчивости, покрывается оболочкой защитного коллоида, предотвращающей коалесценцию частиц. После слива эмульсии в аппарат-флегматизатор пороховые частицы покрываются защитным коллоидом. При высаждении флегматизатора на поверхность пороховых частиц приходиться преодолевать энергетические барьеры, при этом происходит разрушение защитных оболочек, как на пороховых элементах, так и на частицах флегматизатора. С уменьшением размера частиц флегматизатора в эмульсии усложняется осаждение частиц флегматизатора на поверхности пороховых элементов, и после завершения процесса флегматизации частицы эмульсии уходят с маточным раствором. Так, например, в аппарат-флегматизатор для флегматизации пороха вводят по расчету 2,0 мас.% ДНТ и 5,0 мас.% Ц I, по физико-химическому анализу в составе пороха остается 1,8 мас.% ДНТ и 4,8 мас.% Ц I. В зависимости от температурных и временных режимов приготовления флегматизирующей эмульсии и флегматизации пороха потери флегма-тизатора от операции к операции флегматизации могут изменяться. Все это приводит к изменению баллистических характеристик.
По разработанному авторами способу флегматизации СФП флегма-тизирующая эмульсия без защитного коллоида значительно полнее высаживается на поверхность пороховых элементов. При этом обеспечивается равномерное распределение и диффузия флегматизатора в поверхностные слои пороховых элементов. Все это обеспечивает получение стабильных баллистических характеристик, снижает потери флегматизатора и дает возможность повторного использования маточного раствора для последующей флегматизации пороха.
Примеры выполнения способа получения сферического пороха в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за приделами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
3
Пример 1. В аппарат-флегматизатор заливается 300 литров воды и загружается 100 кг пороха с размером пороховых элементов 0,315…0,63 мм и насыпной плотностью 0,970 кг/дм и при перемешивании нагревается до температуры 76°C. Одновременно в эмульсификаторе готовится флег-матизирующая эмульсия, состоящая по отношению к пороху из 1,5 мас.% ДНТ и 4,8 мас.% Ц I. Концентрация флегматизатора в водной среде составляет 2,0 мас.%. Эмульсия в эмульсификаторе готовится в течение 20 минут и при достижении температуры 76°C сливается в аппарат-флегматизатор, где проводится флегматизация пороха в течение 30 минут.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха приведены в таблице.
3
Пример 2. В аппарат-флегматизатор заливается 325 литров воды и загружается 100 кг пороха с размером пороховых элементов 0,315…0,63 мм и насыпной плотностью 0,980 кг/дм, при перемешивании нагревается до температуры 79°C. Одновременно в эмульсификаторе готовится флегматизирующая, состоящая по отношению к пороху из 2,2 мас.% ДНТ и 5,4 мас.% Ц I. Концентрация флегматизатора в водной среде составляет 2,7 мас.%. Эмульсия в эмульсификаторе готовится в течении 25 минут и при достижении температуры 79°С сливается в аппарат-флегматизатор, где проводится флегматизация пороха в течение 40 минут.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха приведены в таблице.
3
Пример 3. В аппарат-флегматизатор заливается 350 литров воды и загружается 100 кг пороха с размером пороховых элементов 0,315…0,63 мм и насыпной плотностью 0,990 кг/дм, при перемешивании нагревается до температуры 82°C. Одновременно в эмульсификаторе готовится флег-матизирующая эмульсия, состоящая по отношению к пороху из 3,0 мас.% ДНТ и 6,0 мас.% Ц I. Концентрация флегматизатора в водной среде составляет 3,5 мас.%. Эмульсия в эмульсификаторе готовится в течении 30 минут и при достижении температуры 82°С сливают в аппарат-флегматизатор, где проводится флегматизация пороха в течение 50 минут.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха
Наименование оказателя
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
1
2
3
4
5
6
Залив воды в аппарат-флегматизатор, л
300
325
350
Загрузка СФП в аппарат-флегматизатор, кг
100
100
100
100
100
Фракционный состав СФП, мм
0,315…0,63
0,315…0,63
0,315…0,63
0,315…0,63
0,315…0,63
Температура смеси в реакторе, °C
76
79
82
74
86
Насыпная плотность СФП, кг/дм<sup>3</sup>
0,970
0,980
0,990
0,960
0,990
Количество ДНТ в эмульсификаторе по вводу, мас.%
1,5
2,2
3,0
1,4
3,5
Количество Ц I в эмульсификаторе по вводу, мас.%
4,8
5,4
6,0
4,6
6,5
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
Количество ДНТ в сферическом порохе по анализу, мас.%
1,3
1,8
2,5
1,0
3,1
Количество Ц I в порохе по анализу, мас.%
4,6
4,8
5,4
4,1
6,1
Время приготовления эмульсии, мин.
20
25
30
15
35
Температура приготовления эмульсии, °C
76
79
82
74
86
Температура флегматизации пороха в аппарате-флегматизаторе, °C
76
79
82
74
86
Время флегматизации пороха, мин.
30
40
50
20
60
Химическая стойкость пороха, мм рт.ст.
20
22
17
32
28
Баллистические характеристики:
Масса порохового заряда, г
2,65
2,64
2,64
2,80
2,60
Скорость полета пули, м/с
820
825
82
740
830
Разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пуль, м/с
16
20
18
35
34
Среднее давление пороховых газов в канале ствола оружия, МПа
284,3
290,2
288,2
284,3
308,8
Наибольшее давление в канале ствола оружия, МПа
296,1
297,1
295,1
313,7
333,3
Наименьшее давление пороховых газов в канале ствола оружия, МПа
267,6
270,6
265,6
196,1
285,3
По разработанному авторами способу полученный сферический порох для патрона 7,62×51 (.308Win) должен обеспечить баллистические характеристики: скорость полета пули - 810…83 0 м/с, разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пуль - не более 35 м/с, давление пороховых газов, МПа: среднее - не более 299,0, наибольшее - не более 328,4, наименьшее - не менее 255,0.
Из приведенных данных таблицы видно, что полученный сферический порох в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяет требования баллистических характеристик, а за пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный сферический порох не удовлетворяет требованиям баллистических характеристик.
Литература
1. Патент США №2843584
2. Патент США №3378545
3. Патент РФ №1808190 (МПК C06B 21/00)