СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
METHOD OF PRODUCING PELLET POWDER FOR SMALL ARMS

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
Известны патенты US 3917767 A от 04.11.1975 и RU 2268869 C1 от 27.01.2006, по которым СФП получают в реакторе путем растворения пороховой массы в этилацетате в присутствии водной среды, полученный пороховой лак диспергируют на пороховые элементы в присутствии эмульгаторов, затем пороховые элементы обезвоживают сернокислым натрием и ведут удаление растворителя из пороховых элементов.
Недостатком известных способов получения СФП является то, что дальнейшее повышение энергетики пороха невозможно.
В качестве прототипа авторами выбрана заявка №2010104370/05 (001895) от 18.01.2010 г. «Способ получения сферического пороха для 9 мм пистолетного патрона», включающая приготовление порохового лака в водной среде, диспергирование на сферические частицы, обезвоживание пороховых элементов сернокислым натрием и удаление растворителя из них, при этом первоначально готовят пластифицированную пороховую массу, состоящую из 68…72 мас.% пироксилина I Пл с содержанием оксида азота 213…214 мл NO/г и 22…32 мас.% нитроглицерина, 0,3…0,5 мас.% дифениламина и 0,2…0,4 мас.% централита II, после чего в реактор заливают 1,7…3,6 масс. частей воды по отношению к пороховой массе и пироксилин 1 Пл, при перемешивании загружают 78…82 мас.% пороховой массы и 18…22 мас.% пироксилина 1 Пл с содержанием оксида азота 213…214 мл NO/г, заливают 2,5…3,5 масс. частей этилацетата на одну масс, часть пороховых компонентов, в течение 40…60 минут готовят пороховой лак при температуре 58…60°C, затем вводят эмульгатор - клей мездровый в количестве 0,8…0,4 мас.% по отношению к воде, ведут диспергирование порохового лака при температуре 60…68°C в течение 40…60 минут, вводят обезвоживающую соль в количестве 0,8…3,0 мас.% по отношению к воде и после истечения 20…30 минут ведут отгонку растворителя.
Недостатком данного способа получения СФП является то, что полученные пороха имеют ограниченные энергетические характеристики.
Целью изобретения является получение сферических порохов с повышенными энергетическими характеристиками за счет дополнительного ввода мощных взрывчатых веществ.
Поставленная цель достигается тем, что в реактор по отношению к пороховой массе заливают 3,5…4,5 масс. частей воды, 3,5…4,5 масс. частей этилацетата, загружают от 10 до 30 мас.% гексогена и в течение 10…15 минут при температуре 50…60°C при перемешивании проводят растворение гексогена в этилацетате, вводят 20…30 мас.% возвратно-технологических отходов и ведут растворение в течение 15…20 минут, после чего вводят остальную часть пороховой массы и ведут процесс приготовления порохового лака в течение 40…60 минут, последующие операции диспергирования порохового лака проводят в присутствии эмульгаторов, обезвоживание пороховых частиц сернокислым натрием и удаление этилацетата из пороховых частиц проводят известным способом.
Авторами установлено, что дальнейшее повышение энергетических характеристик СФП возможно за счет ввода в их состав мощных взрывчатых веществ, например, гексогена. Из всех мощных взрывчатых веществ гексоген до 7 мас.% растворяется в этилацетате. Следовательно, до 30 мас.% гексогена можно вводить при приготовлении порохового лака с этилацетатом на молекулярном уровне. После завершения процесса диспергирования порохового лака на сферические частицы гексоген распределен в них на молекулярном уровне.
В процессе удаления этилацетата из пороховых элементов гексоген из растворенного состояния кристаллизуется в пороховых частицах с размером частиц гексогена на микронном уровне. При этом гексоген равномерно распределен в объеме пороховых частиц. Все это способствует равномерному горению порохового заряда.
Для ввода гексогена в сферический порох первоначально в реактор заливают 3,5…4,5 масс. частей воды, 3,5…4,5 масс., частей этилацетата и загружают от 10 до 30 мас.% гексогена. Уменьшение количества воды менее 3,5 масс. частей приводит к изменению геометрии пороховых элементов, а увеличение количества воды более 4,5 масс. частей приводит к уменьшению полезного объема реактора. Уменьшение количества этилацетата менее 3,5 масс. частей приводит к увеличению вязкости порохового лака, что приводит к неравномерному дроблению его на сферические элементы, увеличение количества этилацетата более 4,5 масс. частей приводит к снижению вязкости порохового лака и дроблению его в сторону мелкой фракции. Уменьшение гексогена менее 10 мас.% способствует не значительному приросту энергетических характеристик, а увеличение гексогена более 30 мас.% не обеспечивает равномерного распределения гексогена по объему пороховых элементов.
Гексоген растворяется в этилацетате при температуре 50…60°C в течение 15 минут. Снижение температуры в реакторе менее 50°C и времени растворения гексогена в этилацетате менее 10 минут не обеспечивает полного растворения гексогена, а увеличение температуры более 60°C и времени более 15 минут связано с увеличением длительности технологического процесса.
После растворения гексогена в этилацетате вводится 20…30 мас.% возвратно-технологических отходов и ведется их растворение в течение 15…20 минут. Указанное количество возвратно-технологических отходов связано с выходом целевой фракции СФП. Уменьшение времени растворения возвратно-технологических отходов менее 15 минут не обеспечивает равномерного распределения их в пороховом лаке, а увеличение времени растворения возвратно-технологических отходов более 20 минут связано с увеличением длительности технологического процесса.
После ввода остальной масс, части пороховой массы время приготовления порохового лака составляет 40…60 минут. Уменьшение времени приготовления порохового лака менее 40 минут приводит к неполному растворению пороховой массы в этилацетате, а увеличение времени растворения пороховой массы в этилацетате более 60 минут приводит к увеличению длительности технологического процесса.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Таблица
Технологические режимы и баллистические характеристики СФП
Наименование показателей
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Количество воды, залитой в реактор, масс. частей
3,5
4,0
4,5
3,0
5,0
Количество этилацетата, масс, частей
3,5
4,0
4,5
3,5
5,0
Количество введенного гексогена, мас.%
10
20
30
8
40
Температура смеси в реакторе, °C
50
55
60
45
65
Время растворения гексогена, мин.
10
12
15
8
20
Количество вводимых возвратно-технологических отходов, мас.%
20
25
30
15
35
Время приготовления порохового лака, мин.
40
50
60
30
70
Баллистические характеристики
Масса пули, г
5,1…5,4
5,1…5,4
5,1…5,4
5,1…5,4
5,1…5,4
Масса заряда, г
0,440
0,439
0,438
0,480
0,500
Средняя скорость полета пули, м/с
470
471
472
398
410
Продолжение таблицы
Разброс между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули, м/с
9
10
11
40
30
Максимальное давление пороховых газов, кгс/см<sup>2</sup>
Среднее
264,1
265,3
270,1
274,1
283,0
Наибольшее
271,2
271,0
278,5
299,0
308,1
Разброс между наибольшим и наименьшим значениями давления пороховых газов
6,0
7,4
6,7
39,2
34,4
Требования, предъявляемые к 9 мм пистолетному патрону: масса пули 5,1…5,4 г, масса заряда - не более 0,5 г, средняя скорость полета пули - 445…465 м/с, разброс между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пуль - не более 30 м/с; максимальное давление пороховых газов в канале ствола оружия в серии из 10 выстрелов, МПа: среднее - не более 274,5; наибольшее - не более 294,1, разброс между наибольшим и наименьшим значением давления пороховых газов - не более 34,3.
Из приведенных данных таблицы видно, что пороха, изготовленные по технологическим режимам в пределах граничных условий (примеры 1…3) обеспечивают увеличение скорости полета пули на 10 м/с, за пределами граничных условий полученный сферический порох положительного эффекта не дает.