СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
METHOD OF OBTAINING SPHERICAL GUNPOWDER FOR SMALL ARMS

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
В патентах США [№2843584, №3378545] предложены способы получения СФП для стрелкового оружия, заключающиеся в измельчении мелкозерненого пироксилинового пороха в водной среде с последующим растворением в этилацетате, диспергировании порохового лака в присутствии эмульгаторов, обезвоживании сферических частиц сернокислым натрием, с последующей отгонкой растворителя из них. Недостатком известных способов является то, что полученный СФП не обеспечивает баллистические характеристики под заданные патроны.
Наиболее близким техническим решением является способ получения СФП для 5,6 мм спортивного патрона [патент РФ №1806462, С06В 21/00] - прототип, который включает загрузку пороховой массы в дисперсионную среду (воду), находящуюся в реакторе, формирование пороховых элементов, заливку отработанного, отсепарированного этилацетата (ЭА) с предыдущей операции и чистый ЭА, приготовление порохового лака, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание их сернокислым натрием и отгонку ЭА под вакуумом, собранный ЭА сепарируют, отстоявшуюся часть сливают в канализацию. Полученный порох из реактора сливают в промывную емкость, где проводится его промывка от защитного коллоида и сернокислого натрия. Промытый в промывной емкости СФП подают массонасосом в напорную емкость, откуда секторным питателем водно-пороховую суспензию подают на мокрую сортировку и далее порох направляется на флегматизацию и сушку. Недостатком известного способа получения СФП является неполное разделение СФП по фракциям на сетках мокрой сортировки.
Целью изобретения является обеспечение разделения полученного в реакторе сферического пороха при мокрой сортировке по строго заданным размерам пороховых элементов, обеспечивающих стабильные баллистические характеристики в заданном патроне.
2
3
Поставленная цель достигается в способе получения сферического пороха, включающем получение порохового лака в реакторе, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание и отгонку этилацетата из сферического пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой тем, что водно-пороховая суспензия с концентрацией пороха 25…30 мас.% из напорной емкости секторным питателем с производительностью 100…200 кг/час в пересчете на сухой вес пороха подается на мокрую двухкаскадную сортировку во внутреннюю шнековую часть вращающегося барабана диаметром 600 мм и длиной 10 диаметров барабана с частотой вращения 3,0…7,5 об/мин. Вращающийся барабан устанавливают под углом от 1° до 5° относительно горизонтальной оси движения СФП, с поверхности шнековой части барабана устанавливают сетки с размером №0,10; 0,15; 0,20; 0,40; 0,56; 0,63 и 0,70, которые обеспечивают получение заданного фракционного состава пороха в зависимости от его назначения, для обеспечения качества разделения СФП вращающийся барабан по его длине сверху орошают водой под давлением 1…2 кгс/см через центробежные форсунки с производительностью подачи воды 18…20 м/час.
3
2
Разработанная авторами технологическая схема мокрой сортировки СФП показана на чертеже, где из напорной емкости поз Л приготовленная водно-пороховая суспензия при перемешивании, с концентрацией пороха в водной среде 25…30 мас.%, секторным питателем поз.2 подается во внутреннюю полость вращающегося шнекового барабана поз.3 со скоростью 3,0…7,5 об/мин. Вращающийся барабан в верхней части орошается водой через центробежные форсунки с расходом воды 18…20 м/час под давлением 1…2 кгс/см. С верхнего барабана отделяется мелкая фракция пороха и направляется в сборник возвратно-технологических отходов (ВТО) поз.4, годная фракция с размером пороховых частиц 0,20…0,40 мм поступает в сборник готового продукта поз.5. С нижнего барабана отбирается годная фракция пороха с размером пороховых частиц 0,40…0,70 мм и направляется в сборник готового продукта. Крупная фракция пороха с размером пороховых частиц более 0,70 мм направляется в сборник ВТО. Из сборника готового пороха СФП направляется на фазу флегматизации или на фазу сушки в зависимости от назначения СФП, а крупная и мелкая фракция пороха направляется в реактор формирования в качестве ВТО.
Из напорной емкости водно-пороховая суспензия подается секторным питателем во внутреннюю часть вращающегося барабана с расходом 100…200 кг/час в пересчете на сухой вес пороха. Уменьшение расхода водно-пороховой суспензии менее 100 кг/час приводит к снижению производительности барабана мокрой сортировки, подача водно-пороховой суспензии более 200 кг/час не обеспечивает полного разделения сферического пороха по заданным фракциям.
Длина вращающегося барабана, равная 10 диаметрам, и диаметр барабана 600 мм выбраны конструктивными особенностями аппарата мокрой сортировки.
Вращение шнекового барабана с частотой 3,0…7,5 об/мин обеспечивает разделение СФП по заданным фракциям. Снижение частоты вращения шнекового барабана менее 3,0 об/мин приводит к снижению производительности аппарата мокрой сортировки, а увеличение частоты вращения шнекового барабана более 7,5 об/мин не позволяет производить полного разделения СФП по заданным фракциям.
Шнековый барабан с расположенными по поверхности сетками установлен под наклоном относительно горизонтальной оси под углом 1°…5°. Это позволяет при вращении шнекового барабана равномерно распределять СФП в нижней части барабана по сеткам. Уменьшение угла наклона менее 1° приводит к накоплению СФП на сетках, что приводит к неравномерному разделению СФП по фракциям, а увеличение угла наклона более 5 приводит к накоплению СФП в области шнековых перегородок и потери годной фракции пороха.
2
3
2
2
3
3
Для очищения ячеек сетки от пороховых элементов вращающийся шнековый барабан по его длине орошается с верхней части водой из центробежных форсунок под давлением воды 1…2 кгс/см и с расходом воды 18…20 м/час. Уменьшение давления воды в центробежных форсунках менее 1 кгс/см приводит к неполному очищению ячеек сетки от пороховых элементов, а увеличение давления воды более 2 кгс/см связано с технологическими трудностями. Уменьшение расхода воды, подаваемой в форсунки, менее 18 м/час не обеспечивает полную очистку ячеек сетки от пороховых элементов, а увеличение расхода воды более 20 м/час приводит к дополнительному расходу воды.
На вращающийся шнековый барабан установлены сетки №0,10; 0,15; 0,20; 0,40; 0,56; 0,63; 0,70, которые позволяют обеспечивать заданный фракционный состав СФП под заданную стрелковую систему.
Технологические режимы и баллистические характеристики полученного авторами СФП в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Технологические режимы и баллистические характеристики изготовленного СФП
Наименование показателей
Пример (Пр.№1)
Пр.№2
Пр.№3
Пр.№4
Пр.№5
Концентрация водно - пороховой суспензии, подаваемой из напорной емкости на сортировку, мас.%
25
22,5
30
20
40
Расход водно - пороховой суспензии,кг/час
100
150
200
80
250
Частота вращения шнекового барабана, об/мин
3,0
5,2
7,5
2
10
Диаметр вращающегося барабана, мм
600
600
600
600
600
Угол наклона вращающегося барабана, град
1
3
5
0
8
Расход воды, подаваемой на центробежные форсунки, м<sup>3</sup>/час
18
19
20
10
25
Давление воды, подаваемой в центробежные форсунки, кгс/см<sup>2</sup>
1
1,5
2
0,8
2,5
Баллистические характеристики
Масса заряда, г
3,20
3,25
326
28
3,4
Средняя скорость полета пули, м/с
751
752
751
690
670
Разность скоростей полета пуль в серии выстрелов, м/с
3
4
5
15
17
Давление пороховых газов в канале ствола оружия, кгс/см<sup>2</sup>
Максимальное среднее давление пороховых газов в канале ствола оружия
2720
2760
2710
2890
2670
Максимальное наибольшее давление пороховых газов
2900
2950
2890
3100
3150
Разброс между максимальным наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия
50
55
52
100
153
2
2
2
Баллистические характеристики СФП проводились на примере мокрой сортировки при получении СФП для 7,62 мм спортивно - винтовочного патрона, который должен удовлетворять следующим требованиям: средняя скорость полета пули: 735…75 6 м/с, разность скоростей полета пуль в серии выстрелов - не более 10 м/с, максимальное давление пороховых газов в канале ствола оружия: среднее - не более 2950 кгс/см, наибольшее: - не более 3150 кгс/см, разность между максимальным наибольшим и максимальным наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия - не более 150 кгс/см.
Из приведенных данных таблицы видно, что полученные баллистические характеристики СФП для 7,62 мм спортивно - винтовочного патрона из пороха, полученного на мокрой сортировке по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяют всем требованиям по заданным характеристикам, за пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный СФП не удовлетворяет баллистическим характеристикам.