СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОРОХОВ ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
METHOD OF PRODUCING SPHERICAL POWDERS FOR SMALL ARMS

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
Из литературных источников [1, 2] известны процессы, проводимые в реакторах, имеющих рубашку для нагрева смеси. В качестве теплоносителей для нагрева смеси используется вода, пар, этиленгликоль и др. Использование известных способов нагрева смеси в реакторах при получении СФП связано с увеличением длительности технологического процесса и невозможностью получения качественных характеристик пороха, например, по пористости, насыпной плотности и геометрическим размерам пороховых элементов.
В качестве ближайшего аналога авторами выбран способ обогрева реактора для получения сферических порохов [3], согласно которому теплоноситель подают в рубашку реактора. Недостатком данного обогрева реакторов является большая инерционность системы, что приводит к получению СФП с большой пористостью и, как следствие, к нестабильным баллистическим характеристикам по скорости полета пуль и давлению пороховых газов в канале ствола оружия.
Техническим результатом является получение СФП со стабильными физико-химическими и баллистическими характеристиками путем обеспечения гибкой системы обогрева реакторов, обеспечивающей проведение массообменных процессов с заданными характеристиками.
Технический результат достигается тем, что Способ обогрева реактора для получения сферического пороха для стрелкового оружия, характеризующийся тем, что первоначально заполняют систему обогрева реактора, включающую рубашку реактора, сборник и трубопроводы, водой, которую из сборника подают насосом в пароструйный обогреватель, смешивают с паром и полученную смесь в качестве теплоносителя подают в рубашку реактора с заданной температурой и обеспечением турбулентности потока смеси, при этом устанавливают разницу температур между входом и выходом смеси из рубашки реактора, равной 1…2°.
2
На фиг.1 приведена схема обогрева реактора формирования СФП, где первоначально в рубашку реактора (поз.1), сборник теплоносителя (поз.2) и систему трубопроводов заливается конденсат, который из сборника насосом (поз.3) с расходом жидкости, обеспечивающим турбулентный поток жидкости в рубашке реактора, подается в пароструйный обогреватель (поз.4), куда одновременно подается пар из паровой линии с давлением от 0,5 до 3,0 кгс/смчерез автоматически регулируемый вентиль. При смешении пара с водой происходит нагрев смеси и в течение 1…2 минут в рубашке реактора устанавливается заданная температура, при этом нагрев смеси при отгонке растворителя в реакторе происходит за 10…15 минут (при самом интенсивном тепловом потоке). Разработанная авторами схема обогрева реакторов полностью исключает перегрев теплоносителя, т.к. подача пара в пароструйный обогреватель строго регламентируется программой технологического процесса. При турбулентном потоке конденсата в рубашке реактора разница между входной температурой и выходной температурой из рубашки реактора не должна превышать 1…2°С. При увеличении температуры конденсата на выходе из рубашки реактора более 2°С свидетельствует о нарушении турбулентного потока.
Разработанный авторами способ обогрева реакторов при получении СФП позволил:
- вести процесс гибко по строго заданной программе;
- исключить в процессе получения СФП выбросы массы из реактора;
- обеспечить получение СФП со строго заданными физико-химическими и баллистическими характеристиками;
- полностью предотвратить образование накипи в рубашке реактора.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу (примеры 1…3) и по известному способу (пример 4) приведены в таблице.
Таблица
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики СФП
Наименование показателя
Пример (Пр.№1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Заполнение теплоносителем системы «рубашка-сборник-трубопроводы»
конденсат
конденсат
конденсат
водопроводная вода
Время нагрева теплоносителя в пароструйном обогревателе, мин
1
1
1
Время нагрева воды в сборнике змеевиковым нагревателем, мин
20
Разница между входной температурой и выходной температурой из рубашки реактора, °С
1
1
2
10
Время нагрева смеси в реакторе, мин
10
12
15
30
Общий цикл формирования СФП в реакторе, час
7,0
7,2
7,1
9,2
Насыпная плотность, кг/дм
0,926
0,936
0,945
0,915
Пористость, %
4,0
4,5
5,0
8,0
Химическая стойкость, мм рт.ст.
32
32
32
32
Баллистические характеристики:
Масса заряда, г
0,83
0,85
0,91
0,80
Средняя скорость полета пуль, м/с
558
553
559
540
Разброс скорости полета пуль, м/с
13
6
15
2
5
Максимальное давление пороховых газов в баллистической группе, МПа
Среднее
221,0
233,2
258,8
258,8
259,8
Наибольшее
234,1
258,9
302,0
302,0
327,5
По техническим условиям: средняя скорость полета пуль в баллистической группе - не менее 550 м/с; разброс между наибольшим и наименьшим значением скорости полета пуль - не более 35 м/с; максимальное давление пороховых газов в баллистической группе: среднее - не более 264,7 МПа, наибольшее - не более 313,7 МПа.
3
Из приведенных данных таблицы видно, что по разработанному авторами способу получения СФП (примеры 1…3) система «рубашка реактора - сборник теплоносителя - трубопроводы» заполнены конденсатом, который подается насосом в пароструйный обогреватель и при смешении конденсата с паром происходит нагрев теплоносителя в течение 1 минуты до заданной температуры. Быстрый нагрев теплоносителя и турбулентное течение его в рубашке реактора обеспечивает падение температур между входной и выходной не более 2°С. Время нагрева смеси в реакторе при самых интенсивных тепловых нагрузках не превышает 15 минут. Общий цикл формирования СФП составляет 7,0…7,2 часа. Полученный СФП имеет пористость пороховых элементов не более 5%, а насыпную плотность в пределах 0,926…0,945 кг/дм. При этом получены стабильные баллистические характеристики как по скорости полета пуль, так и по давлению пороховых газов в канале ствола оружия.
По известному способу (пример 4) нагрев воды в сборнике длится в течение 20 минут. Обогрев реактора происходит неравномерно, общий цикл получения СФП составляет 9,2 часа. При этом физико-химические и баллистические характеристики СФП значительно ниже, чем по разработанному авторами способу. Кроме того, следует отметить, что по известному способу на стенках рубашки реактора происходит отложение солей (накипь), на удаление которой требуются дополнительные трудозатраты.
Литература
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 750 с.
2. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1987. - 492 с.
3. Патент РФ №2258688 С2, 20.08.2005.