СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ ПАТРОНОВ К СПОРТИВНО-ОХОТНИЧЬЕМУ ОРУЖИЮ
METHOD OF PRODUCING PELLET POWDER FOR CARTRIDGES OF SPORTS AND HUNTING WEAPONS

Изобретение относится к области получения сферических пороков для стрелкового оружия.
В патентах США [1, 2] представлены способы получения сферического пороха (СФП) для стрелкового оружия, заключающиеся в измельчении мелкозерненых пироксилиновых порохов (МЗПП) в водной среде последующим растворением в растворителе, диспергировании порохового лака на сферические частицы и отгонки растворителя из них.
Недостатком известных способов является то, что в процессе отгонки растворителя теряется много растворителя.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ получения плотного наполненного сферического пороха (патент RU 2421435 C2, C06B 25/24, опубл. 20.06.2011 г.), включающий перемешивание нитратов целлюлозы и вводимого в виде 50 мас.% водной суспензии бризантного взрывчатого вещества, приготовление порохового лака при перемешивании в этилацетате, ввод эмульгатора, диспергировании лака на сферические частицы, обезвоживание и удаление этилацетата отгонкой отличающийся тем, что удаление этилацетата проводят первоначально при температуре 74…76°C до приращения экстракции, затем снижают температуру до 65…70°C и вводят повторно этилацетат в количестве 0,5…2,0 мас.ч. по отношению к нитратам целлюлозы и 3,0…20,0% сульфата натрия (к воде) для обезвоживания, перемешивают 20…30 минут, повышают температуру от 74…76°C до 92…96°C, отгоняют этилацетат.
Недостатком прототипа является то, что в процессе слива суспензии из мерника-сгустителя в реактор формирования происходит частое забивание трубопроводов пороховой массой, поскольку пороховая масса представляет собой волокнистый материал, а после каждого слива суспензии в нижней части мерника-сгустителя на конусной части аппарата остается от 50 до 80 кг пороховой массы, которую приходится при каждой операции смывать в реактор формирования водой. Все это приводит к дополнительным трудозатратам и к нарушениям модуля по воде в реакторе формирования.
Целью изобретения является повышение стабильности работы мерника-сгустителя пороховой массы, т.е. ликвидации забивок трубопроводов при сливе пороховой массы в реактор, предотвращение осаждения пороховой массы на конусной части мерника-сгустителя, а также снижение трудозатрат и обеспечение безопасности при выгрузке мерника-сгустителя.
Поставленная цель достигается тем, что после декантации воды из мерника-сгустителя при перемешивании к 1 масс. части пороховой массы в мерник-сгуститель заливают 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание 5…10 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов, заливают по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,0…3,0 масс. части ЭА и далее технологический процесс ведется известным способом.
Авторами впервые обнаружено, что при вводе в суспензию в турбулентном потоке на 1 масс. часть пороховой массы 1 масс. части ЭА происходит образование из волокнистого материала сферических частиц диаметром ~4,0…5,0 мм, которые в дисперсионной среде сохраняют устойчивую форму и не подвергаются коагуляции. Полученные пороховые сферические элементы не налипают на стенки аппарата и хорошо транспортируются по трубопроводу.
Примеры выполнения способа получения СФП для спортивно-охотничьих патронов в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).
Пример 1. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 13,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 500 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 30 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 10 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну масс. часть пороховой массы 3,8 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливается 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 5 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливается по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,0 масс. части ЭА и готовится пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.
Пример 2. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 14,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 525 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 35 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 12 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну массовую часть пороховой массы 4,2 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливается 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 7 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливается по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,5 масс. частей ЭА и готовится пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.
Пример 3. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 15,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 550 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 40 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 15 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну массовую часть пороховой массы 4,5 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливают 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 10 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливают по отношению к 1 масс. части пороховой массы 3,0 масс. частей ЭА и готовят пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.
По техническим условиям баллистические характеристики на спортивно-винтовочный патрон должны соответствовать: средняя скорость полета пули - 735…756 м/с, разброс скорости полета пули в серии из 10 выстрелов - не более 10 м/с, максимальное среднее давление пороховых газов - не более 289,2 МПа; максимальное наибольшее давление пороховых газов - не более 308,8 МПа, разность между максимальным наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов - не более 14,7 МПа.
Таблица -
Физико-химические и баллистические характеристики пороха
Наименование показателя
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Концентрация пороховой массы в воде, мас.%
13,0
14,0
15,0
13,0
15,0
Время осаждения пороховой массы, мин.
30
35
40
30
40
Количество пороховой массы, кг
500
520
550
500
550
Время декантации воды из мерника-сгустителя, мин.
5
7
10
5
10
Залив растворителя, кг
500
525
550
-
-
Время слива при перемешивании из мерника-сгустителя в реактор, мин.
5
7
10
5
10
Количество залитого растворителя в реактор формирования по отношению к пороховой массе, масс. часть
2,0
2,5
3,0
3,0
4,0
Выход целевой фракции пороха, мас.%
78
80
79
76
74
Пористость, %
3
4
3
6
7
Химическая стойкость, час
7
7
7
7
7
Баллистические характеристики:
Масса заряда, г
3,24
3,24
3,23
2,99
3,40
Средняя скорость полета пули, м/с
752
751
753
702
690
Разброс скорости полета пули в серии, м/с
4
3
2
27
30
Максимальное среднее давление пороховых газов, МПа
265,7
266,7
265,7
304,0
287,3
Максимальное наибольшее давление пороховых газов, МПа
274,5
275,5
275,0
304,0
293,1
Разность между наибольшими и наименьшими значениями давления пороховых газов
13,7
14,2
13,9
14,7
19,6
Следовательно, разработанный авторами способ получения сферического пороха в пределах граничных условий (примеры 1…3) позволит обеспечить стабильную дозировку пороховой массы и мерника-сгустителя в реактор формирования, где полностью предотвращено забивание трубопроводов и налипания пороховой массы на конусной части мерника-сгустителя, позволит снизить трудозатраты при сгущении пороховой массы в мернике-сгустителе, при транспортировке пороховой массы в реактор, сделать операцию загрузки безопасной и повысить точность дозирования дисперсной фазы (воды) в реактор (исключена дополнительная вода на смыв пороховой массы из мерника-сгустителя и промывки трубопроводов). По баллистическим характеристикам полученный сферический порох удовлетворяет требованиям технических условий.
За пределами граничных условий (примеры 4, 5) положительного эффекта не получено.
Литература
1. Патент США №2843584
2. Патент США №3378545
3. Патент РФ №1808190 (C06B 21/00)