СПОСОБ ФЛЕГМАТИЗАЦИИ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА
METHOD OF SPHERICAL GUNPOWDER RETARDING

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
3
Известен способ получения СФП для 5,6 мм спортивно-охотничьего патрона кольцевого воспламенения по заявке №2010101649/05 (002226) от 19.01.2010 г., включающий получение пороха из пироксилина, флегматизацию дибутилфталатом (ДБФ), при этом для флегматизации берут СФП с насыпной плотностью 0,660…0,790 кг/дм, изготовленный из мелкозерненого пироксилинового нефлегматизированного пороха с содержанием в нитроцеллюлозе оксида азота 209…210,5 мл NO/г, флегматизацию ведут в 3,0…3,5 мас.ч. воды на 1 мас.ч. частиц при 94…98°С в течение 30…40 минут, а ДБФ в количестве 1,5…3,5 мас.%, динитротолуол (ДНТ) в количестве 0,5…1,0 мас.% и защитный коллоид (клей мездровый) в количестве 0,1…0,2 мас.% по отношению к массе пороха вводят при перемешивании в виде 1,5…3,5% водной эмульсии.
Недостатком известного способа является то, что перед флегматизацией СФП отжимается до влажности 20 мас.%, после чего во флегматизатор заливается вода и вручную загружается порох. Все это приводит к большим трудозатратам, ручному управлению технологическим процессом и опасностью ведения технологического процесса, т.к. все операции ведутся в присутствии рабочего персонала.
В качестве прототипа авторами выбрана заявка №2009115083/05 (020643) от 20.04.2009 г. (прототип) «Способ получения спортивно-охотничьего патрона 30 CARBINE (7,62×33)», включающий формирование сферических частиц пороха, их флегматизацию и сушку, при котором в эмульсификаторе готовят флегматизирующую эмульсию, состоящую из 6…10 масс. частей воды, 1 масс. части флегматизаторов, где флегматизатор состоит из 6,5…8,5 мас.% централита I (Ц I) и 1,8…2,5 мас.% динитротолуола (ДНТ), по отношению к массе пороха, и 0,8…1,2 мас.% клея мездрового по отношению к воде, флегматизирующую эмульсию готовят при температуре 75…85°С в течение 20…30 минут с размером частиц 300…800 мкм, предварительно в реактор-флегматизатор заливают 2,5…3,5 части воды по отношению к массе пороха, при перемешивании в турбулентном потоке загружают порох, 0,8…1,2 мас.% клея мездрового по отношению к воде и ведут нагрев смеси до достижения температуры 92…98°С, сливают флегматизирующую эмульсию в один прием и ведут флегматизацию пороха при температуре 92…98°С в течение 50…70 минут.
Недостатком прототипа является то, что на фазе флегматизации преобладает ручной труд. Первоначально порох перед флегматизацией отжимается от воды до влажности ~20 мас.%, после чего порох вручную доставляется на фазу флегматизации. В реактор-флегматизатор заливается вода, вручную загружается СФП, который после промывки выгружается вручную в мешки. В данном случае, с точки зрения безопасности, процесс флегматизации СФП является трудоемким и опасным.
Целью изобретения является обеспечение безопасного ведения технологического процесса без присутствия рабочего персонала, снижение трудозатрат и себестоимости при изготовлении сферических порохов.
Поставленная цель достигается тем, что в ажитаторе первоначально готовят водно-пороховую суспензию с концентрацией в воде 12…18 мас.%, которая по трубопроводу с помощью массонасоса циркулирует по замкнутому циклу, при необходимости навеску СФП набирают из циркуляционного трубопровода в сгуститель, где готовят водно-пороховую суспензию с концентрацией 28…33 мас.%, затем из сгустителя суспензию сливают в реактор-флегматизатор, одновременно из эмульсификатора в реактор-флегматизатор сливают расчетное количество флегматизирующей эмульсии и ведут процесс флегматизации СФП при температуре 94…98°С в течение 40…60 минут.
По разработанному авторами способу флегматизации СФП, представленному на чертеже, первоначально порох после сортировки собирается в ажитаторе поз.1 в количестве 5…10 тонн на сухой вес, доводят концентрацию водно-пороховой суспензии до 12…18 мас.% за счет декантации излишней воды. После приготовления пороховой суспензии в ажитаторе включают мешалку для обеспечения концентрации пороховой суспензии и массонасос поз.2 для обеспечения циркуляции пороховой суспензии. Из циркуляционного трубопровода пороховая суспензия при необходимости подается в сгуститель поз.3, где набирают заданную навеску пороха с концентрацией в водной среде 28…33 мас.%, а затем сливают в реактор-флегматизатор поз.4. Одновременно в эмульсификаторе поз.5 готовят флегматизирующую эмульсию, которую сливают в реактор-флегматизатор. Процесс флегматизации СФП ведут при температуре 94…98°С в течение 40…60 минут. После флегматизации СФП с маточным раствором из реактора-флегматизатора сливают в промывную емкость поз.6, где проводится промывка пороха по известным режимам. Промытый порох собирается в сборнике флегматизированного пороха поз.7 и далее массонасосом подается в напорную емкость поз.8.
В ажитаторе водно-пороховую суспензию готовят с концентрацией 12…18 мас.%. Уменьшение концентрации СФП в водной среде менее 12 мас.% связано с большим расходом воды, а увеличение концентрации СФП в водной среде более 18 мас.% приводит к засорению трубопроводов СФП.
В сгустителе готовят суспензию с концентрацией 28…33 мас.%. Уменьшение концентрации СФП в водной среде менее 28 мас.% связано с большим расходом воды и снижением производительности реактора-флегматизатора, а увеличение концентрации СФП в водной среде более 33 мас.% приводит к неравномерному распределению флегматизатора по поверхности сферических частиц.
Процесс флегматизации СФП ведут при температуре 94…98°С в течение 40…60 минут. Снижение температуры флегматизации менее 94°С и времени менее 40 минут не обеспечивает заданную глубину флегматизированного слоя, что в итоге приводит к повышению давления пороховых газов в канале ствола оружия. Повышение температуры более 98°С и времени флегматизации более 60 минут способствует увеличению глубины флегматизированного слоя, что приводит к увеличению массы порохового заряда и снижению скорости полета пули.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу флегматизации СФП в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу флегматизации СФП приведены на примере получения пороха для патрона 7,62×51 (308Win).
Таблица
Физико-химические и баллистические характеристики СФП для охотничьего патрона 7,62×51 (308Win).
Наименование показателей
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Концентрация пороховой суспензии в ажитаторе, мас.%
12
16
18
-
-
Концентрация пороховой суспензии в сгустителе, мас.%
28
30
33
-
-
Насыпная плотность СФП, кг/дм<sup>3</sup>
0,970
0,980
0,990
0,960
0,990
Количество ДНТ в эмульсификаторе, мас.%
1,5
2,2
3,0
1,4
3,5
Количество Ц I в эмульсификаторе, мас.%
4,8
5,4
6,0
4,6
6,5
Время приготовления эмульсии, мин
20
25
30
15
35
Температура флегматизации пороха, °С
94
96
98
92
98
Время флегматизации пороха, мин
40
50
60
30
80
Химическая стойкость, мм рт.ст.
21
28
30
25
40
Продолжение таблицы
Баллистические характеристики
- масса порохового заряда, г
2,65
2,64
2,64
2,80
2,60
- скорость полета пули, м/с
820
825
824
740
830
- разброс между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули, м/с
16
20
18
35
34
Давление пороховых газов в канале ствола оружия, кгс/см<sup>2</sup>
- среднее
2900
2960
2940
2900
3150
- наибольшее
3020
3030
3010
3200
3400
- наименьшее
2730
2700
2710
2700
2910
25cp
2
Требования к охотничьему патрону 7,62×51 (308Wm): масса порохового заряда - не нормируется, средняя скорость полета пули V - 810…830 м/с, разность между наибольшей и наименьшей скоростью пуль - не более 35 м/с, давление пороховых газов, кгс/см: среднее - не более 3050, наибольшее - не более 3350, наименьшее - не менее 2600.
Из приведенных данных таблицы видно, что полученный СФП по разработанному авторами способу флегматизации в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяет требованиям баллистических характеристик, за пределами граничных условий полученный СФП не удовлетворяет требованиям баллистических характеристик.
Следовательно, разработанный авторами способ флегматизации СФП позволил:
- механизировать и автоматизировать фазу флегматизации СФП;
- полностью исключить ручной труд на фазе флегматизации;
- снизить трудозатраты и себестоимость СФП;
- повысить безопасность ведения технологического процесса.