Способ дифференциации ружейных масел
METHOD FOR DIFFERENTIATING GUN OILS

Изобретение относится к средствам чистки и смазки стволов стрелкового оружия, в частности ружейным маслам и может найти применение при оценке эффективности удаления нагара и дифференциации ружейных масел по способности удалять пороховой нагар в организациях, занимающихся хранением и эксплуатацией стрелкового оружия и, в частности, в войсковых частях при подготовке оружия к хранению или после стрельбы из оружия.
Практика показала, что при эксплуатации оружия обязательным условием является необходимость чистки ружейных стволов при постановки оружия на хранение (консервации) и после стрельбы из него, так как на внутренней поверхности стволов оружия и других деталях огнестрельного оружия, оседает нагар [Наставление по стрелковому делу. 9-мм пистолет Макарова. М.: Воен. Изд. МО СССР, 1970 г., С. 26-29].
Известно, что нагар на огнестрельном оружии образуется в результате серии сложных химических взаимодействий непосредственно после выстрела в условиях высокой температуры и давления, которые могут достигать 2000°С и 9500 кПа соответственно. Этот механизм образования частиц определяет морфологию и распределение частиц по размерам в нагаре. Элементный химический анализ образцов нагара (проводили при помощи оптического эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой iCAP 6300 Duo), образующегося в автомате АК-74М при стрельбе, показал, что преобладающими металлами в нагаре являются медь (26-28%), железо (3-8%) и свинец (5-8%). Содержание остальных металлов и неметаллов не превышает 3,5% [Пупышев А.А., Данилова Д.А. Использование атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой для анализа материалов и продуктов черной металлургии. Аналитика и контроль. 2007, Т. 11, Вып. 2-3, С. 131-181]. Основными химическими соединениями по данным рентгенофазного анализа, также являются оксиды меди, железа, а также сульфиды железа и олова-свинца [G. Wolten, R. Nesbitt, A. Calloway, G. Loper, P. Jones, Particle analysis for the detec-tion of gunshot residue I: scanning electron microscopy/energy X-ray characterization of hand deposits from firing, J. Forensic Sci. 24 (2) (1979), С. 412].
Пороховой нагар, оставшийся в канале ствола после выстрела, имеет кислую реакцию и вызывает коррозию металла [Коротаев Д.В., Ерохин А.В., Семегук С.А., Раков В.В. О продуктах выстрела и об опытном техническом обслуживании автомата АК 74М. Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Выпуск 6. - С. 78-79], поэтому его необходимо удалять с внутренней поверхности.
Наиболее широко при консервации оружия и для его чистки используются маловязкие рабоче-консервационные масла, смазки и нефтяные горючесмазочные материалы, такие как керосин, дизельное топливо, индустриальные масла и др. [Технология консервации вооружения в ВМФ. Учебное пособие /М.: Воениздат МО СССР. 1982. С. 35, 93].
В настоящее время в РФ для чистки каналов стволов огнестрельного оружия применяют ружейные масла марок РЖ, КРМ, Аксиома, Треал-М, Беркут, Тангсима, маловязкие нефтяные масла АУ, АУП, МГЕ-10А, смазки МЗ, ПВК, топлива марок ТС-1 и дизельное, а также чистящие составы типа ЧОР и др. Эти продукты идентифицируют по физико-химическим показателям, таким как: коррозионное воздействие на металлы, противоизносные свойства, вязкость, температура вспышки и застывания, содержание механических примесей и воды, массовая доля золы, испаряемость, и т.д., которые определяют при проведении лабораторных исследований их физико-химических и эксплуатационных свойств [Дорогочинская В.А., Килякова А.Ю., Ефанова О.Е. Нефтепродукты. Топлива, смазочные масла и пластичные смазки. Основные показатели качества. М: Изд. центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. - 2016. - 81 с].
Вместе с тем применяемые ружейные масла, смазки и чистящие составы не дифференцируют по способности удалять нагар из стволов огнестрельного оружия, что затрудняет обоснованный выбор таких масел и составов для конкретного арсенала хранения оружия или организации применяющей оружие.
Известно средство для поверхностной чистки предметов, в том числе для чистки нагара, остатков меди и ее сплавов (бронзы), остатков от пуль после стрельбы, следующего состава:
- динатриевая соль этилендиаминуксусной кислоты (Трилон-Б) - 1,0-2,5%;
- аминоуксусная кислота (глицин) - 5,0-10,0%;
- Синтанол ДС-10 - 0,1-0,2%;
- едкий кали - 5,0-10,0%;
- трис(гидроксиметил)аминометан (Трис) - 2,5-5,0;
- этиленгликоль - 3,0-10,0%;
- дистиллированная вода - до 100% [Патент RU 2558357 Средство для поверхностной чистки предметов].
Известен состав для чистки стволов стрелкового оружия, который содержит:
- Трилон-Б - 5,0-10,0%;
- 5%-ный водный раствор гидроксида натрия - 40,0-50,0%;
- продукт взаимодействия борной кислоты с диэтаноламином в мольном соотношении (1:2) - 2,0-4,0%»;
- бензотриазол - 0,5-1,0%;
- 25%-ный водный аммиак - остальное [Патент RU №2391447 Состав для чистки стволов стрелкового оружия /Гайдар С.М., Гладких Н.И., Ожерелкова М.В.].
Известна ружейная смазка жидкой консистенции, для чистки стенок каналов ружья от нагара нитропорохов и для предохранения ружей от коррозии, содержащая:
- минеральное масло - 72-81%;
- спиртовое мыло и растительное масло - 2-4%;
- бутиловый спирт - 2-4%;
- насыщенный раствор каучука в бензине - 15-20% [Патент SU 52435 Ружейная смазка жидкой консистенции для чистки стенок каналов ружья от нагара нитропорохов].
Известна универсальная ружейная смазка содержащая масло-основу, органический растворитель, ингибитор и депрессорную присадку, предназначенная для смазки и чистки стрелкового оружия [Патент RU 2714501 Универсальная ружейная смазка/ Иванов М.Г., Иванов Д.М.].
Известен ряд композиций и способов чистки оружия от порохового нагара с использованием водной эмульсии или на основе водных растворов [Патент США 6153571 Состав для чистки (на водной основе). D.S. Komocki Novelty, R.J. Harmacek; Патент США 6105591 Способы и композиции для чистки оружия от порохового нагара (водная эмульсия). J.D. Thomas.].
Недостатком вышеуказанных составов и средств является то, что известные средства имеют ограниченные функциональные возможности, т.к. предназначены только для чистки стволов оружия, часто имеют в своем составе аммиак, воду и др. вещества, которые усиливают коррозию деталей оружия, поэтому их применение требует введения в эти составы дополнительных компонентов усиливающих защитные, моющие и др. свойства, обеспечивающие смазку и защиту от коррозии.
Известен способ и композиция очищающих агентов для чистки ружейных стволов визуально при помощи эндоскопа. При этом, показателями качества чистки служат термины «значительно лучшее состояние», «менее изношен», «менее поврежден горением [Патент RU 2198319 Способ и композиция очищающих агентов для чистки ружейных стволов / Паананен Марку, Койвулуома Марья].
Качество чистки чаще всего оценивают визуально без или с помощью подсветки электролампы, закрепленной на древке, или зеркал, используя отраженные лучи солнца [Технология консервации вооружения в ВМФ. Учебное пособие /М.: Воениздат МО СССР. 1982. С. 23].
Известен способ очистки, восстановления и упрочнения внутренней цилиндрической поверхности нарезного ствола оружия. Способ относится к фрикционно-механическому нанесению на внутренние поверхности антифрикционного покрытия с помощью устройства, содержащего натирающий и деформирующий элементы, при их вращении и перемещении вдоль обрабатываемой поверхности [Патент RU 2706995 Способ очистки, восстановления и упрочнения внутренней цилиндрической поверхности нарезного ствола оружия].
Известен способ обслуживания канала ствола стрелкового оружия малого калибра, при котором для очистки применяют инструмент, имеющий наконечник квадратного сечения для крепления патча [Патент RU 2719526 Способ обслуживания канала ствола стрелкового оружия малого калибра].
Известно устройство для чистки стволов артиллерийских и танковых орудий в котором предложено повышение возможностей устройства чистки стволов по количеству одновременно обслуживаемого вооружения (артиллерийской батареи, 2-х танковых взводов). Непосредственно для чистки используют компрессорную установку, нагнетающую воздух по пневмоприводу через кран тройник к воздушным магистралям и далее к баннику с отверстиями. При этом давление воздуха передается через механизм управления, обеспечивающий подачу воздуха и перемещение банника по каналу ствола [Патент RU 188660 Устройство для чистки стволов артиллерийского и танкового оружия].
Известна установка для химической чистки канала ствола пушки, которая содержит раму, насосную установку с электроприводом, установленную на раме, бак для раствора чистящего средства. Электронасос соединен гибким рукавом со штуцером штанги с чистящими элементами [Патент RU 2733891 Установка для химической чистки канала ствола пушки/ Сергеев Е.А., Гирфанова Н.И., Москвичев А.В.].
Известен способ очистки поверхности каналов стволов огнестрельного оружия от нагара и газовый патрон для осуществления чистки [Патент RU 2704195 Способ очистки поверхности каналов стволов огнестрельного оружия от нагара и газовый патрон для осуществления способа].
Известно устройство для чистки и смазки оружия содержащее полый тонкостенный трубчатый корпус, шнур-протяжку, элемент для чистки и смазки канала ствола оружия, соединенный с одним концом шнура-протяжки и размещенный внутри корпуса с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса и выведения наружу из одного конца корпуса за счет тягового усилия, создаваемого на шнуре-протяжке [Патент RU 2672758 Устройство для чистки и смазки оружия и реализуемый устройством способ чистки и смазки оружия].
Недостатком использования вышеуказанных способов и установок является то, что для реализации этих способов требуется применение сложного и дорогостоящего оборудования или возможен только качественный контроль чистки, чаще всего все эти технические решения позволяют субъективно оценить качество чистки.
Известен ряд методов, которые оценивают эффективность чистки оружия натурными огневыми испытаниями, которые включают 20-1000 выстрелов, после чего проводят разборку оружия и визуально оценивают нагар и коррозию в стволе [MIL-PRF - 63460F (CLP). Cleaner, Lubricant, and Preservative of Weapons and Weapons Systems; MIL-PRF-372E (RBC). Cleaning compound, solvent (for bore of weapons)].
Однако, приведенные выше методы оценки не позволяют оценить эффективность удаления нагара в количественном выражении, например, в весовых процентах от общего количества нагара и, как следствие, дифференцировать ружейные масла по способности удалять пороховой нагар, так как эта способность ружейного масла являются важным показателем от которого зависят тактико-технические характеристики стрельбы и срок службы оружия. Кроме того, такие методы оценки невозможно использовать в лабораторных условиях.
Количественная оценка удаления порохового нагара имеет большое значение при сравнительной оценке вновь разрабатываемых ружейных масел и чистящих составов, а также для установления норм по этому показателю на ружейные масла и чистящие составы, что позволило-бы продифференцировать ружейные масла по этому показателю.
Имея огромный опыт эксплуатации и оценки качества смазочных материалов, авторы использовали методы металлических «пластинок» из материалов близких к материалам стволов оружия и режимы, имитирующие натурные условия эксплуатации этого оружия.
Так, известен способ оценки моющего потенциала смазочного масла, содержащего моющие присадки [А.с. СССР 149524 Способ оценки моющего потенциала смазочного масла, содержащего моющие присадки/ Папок К.К., Зусева Б.С. (1961)], или способ оценки нагарных свойств топлив [А.с СССР 196489. Способ оценки нагарных свойств топлив/ Папок К.К., Пискунов В.А. и др. (1967); А.с. СССР 179084. Способ определения склонности нефтепродуктов к образованию твердой фазы (1966)] и ряд других лабораторных способов оценки изменения качества нефтепродуктов, которые позволяют проводить быструю качественную оценку присадок и нефтепродуктов по количеству нагара или твердой фазы на металлических пластинках или фильтре.
Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является лабораторный способ оценки эффективности удаления порохового нагара, заключающийся в сжигании навески пороха марки WC 844 в фарфоровом тигле, исходную массу которого фиксируют с точностью до 0,0001 г. Для определения массы порохового нагара в фарфоровый тигель помещают 25 мл чистящего средства и выдерживают тигель с чистящим средством в конвекционной печи при 54°С в течение 45 мин, после чего удаляют тигель из печи и очищают нагар двухслойной хлопчатобумажной марлевой салфеткой, обернутой вокруг широкого конца фарфорового пестика. Фарфоровый тигель протирают круговыми и возвратно-поступательными движениями в течение 90 секунд, не применяя усилие и не надавливая на пестик, используя только вес пестика для удаления нагара. После проведения указанных процедур промывают внутреннюю поверхность фарфорового тигля петролейным эфиром, нагревают фарфоровый тигель до 55°С и выдерживают при этой температуре в течение 0,5 ч, после чего охлаждают тигель до комнатной температуры и взвешивают с точностью до 0,0001 г. Далее определяют массу удаленного нагара по разности масс: фарфорового тигля с нагаром (сгоревшим порохом) и после удаления нагара и промывки тигля. По разнице масс тиглей рассчитывают весовой процент удаленного нагара.
Недостатком известного способа является то, что он не моделирует удаление нагара с внутренней поверхности стрелкового оружия в реальных условиях стрельбы, когда пороховой нагар соприкасается с металлической поверхностью и в последующем удаляется из канала ствола чистящими средствами. Оценка удаления нагара проводится на основании его контакта с фарфоровым тиглем, в котором оседает пороховой нагар, сила сцепления порохового нагара с поверхностью фарфорового тигля отличается от силы сцепления с металлической поверхностью канала ствола огнестрельного оружия, изготавливаемого из высокопрочных хромо-никелево-магниевых сплавов с полировкой поверхности, все это приводит к погрешности результатов и не позволяет дифференцировать ружейные масла по способности удалять пороховой нагар.
Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей дифференциации ружейных масел по способности удалять пороховой нагар за счет моделирования в лабораторных условиях способа количественной оценки эффективности удаления порохового нагара, сгоревшего на полированной металлической пластинке 1 г. пороха, ружейными маслами. Количество пороха для испытаний определено исходя из его наличия в патроне, которое составляет от 0,25 г. в патроне для 9 мм пистолета Макарова до 1,7 г в патроне для 7,62 мм автомата АК-74.
Способность ружейных масел и чистящих составов удалять пороховой нагар определяют по массе удаленного нагара с металлической пластинки после воздействия ружейного масла методом возвратно-поступательных движений войлочного диска без дополнительного усилия.
Технический результат достигается тем, что для дифференциации ружейных масел и чистящих составов, для сжигания пороха использованы металлические пластинки из стали марки 10 по ГОСТ 1050 размером 50,0×50,0 мм и толщиной 3,0-5,5 мм, пластины из нержавеющей стали марок Х18Н10Т, 10Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75 или 30ХРА по ГОСТ 4543, наиболее близкие к маркам сталей, используемых для изготовления стволов стрелкового оружия, а для получения нагара использован 1 г. пороха марки Сунар 5,56 по ТУ-7277-106-07505708-98 (аналог военного пороха), который по количеству соответствует среднему количеству пороха, оседающего на внутренней поверхности ствола при 1-ом выстреле из оружия. Способность ружейных масел удалять пороховой нагар оценивают по разности масс пороха, осевшего после сжигания на металлической пластине и удаленного с металлической пластинки после выдержки в ружейном масле и последующим воздействием на пороховой нагар без усилия с помощью войлочных дисков ручным методом возвратно-поступательных движений. Массу нагара, осевшего и удаленного с металлической пластинки, оценивали с точностью до 0,0001 г.
Анализ факторов, влияющих на эффективность чистки, был проведен по времени воздействия чистящего состава на пороховой нагар при комнатной температуре (без нагрева в конвекционной печи - отличие от прототипа), количества возвратно-поступательных движений войлочных дисков при чистке и массы навески пороха.
Достигаемый при этом технический результат заключается в количественной оценке эффективности количества удаленного порохового нагара с поверхности металла, выраженной в процентах.
Исследование влияния марки стали и времени воздействия чистящего состава на эффективность удаления нагара оценивали в течение: 0,16 ч, 0,33 ч, 0,5 ч, 24 ч, 72 ч. Результаты исследования представлены в таблице 1.
Марка стали практически не оказывает существенного влияния на удаление нагара, поэтому для дальнейших исследований была использована наиболее массовая марка сталь 10 по ГОСТ 1050. Время воздействия на пороховой нагар чистящим составом (топливо ТС-1) незначительно влияет на его удаление с поверхности металлической пластинки и не превышает 37% после воздействия ТС-1 в течение 0,16 ч и 34% после воздействия в течение 72 ч.
При исследовании влияния числа возвратно-поступательных движений войлочным диском при ручной чистке порохового нагара на эффективность его удаления было выбрано следующее число движений - 20, 30 и 40 раз (в зависимости от количества пороха оседающего на пластинке эквивалентное количеству выстрелов 1-3-5. В связи с тем, что увеличение количества нагара возрастает пропорционально количеству выстрелов и составляет не менее 10% на каждый выстрел, принято решение для дальнейших исследований по оценке дифференциации ружейных масел по их способности удалять пороховой нагар использовать 20 движений (табл. 2).
Исследование дополнительной нагрузки (усилия чистки) в диапазоне 0,1-5,0 кг не выявило значимых изменений, поэтому для дальнейших сравнительных испытаний было использовано усилие без нагрузки.
Исследование навески пороха на количество удаленного нагара, показало, что в диапазоне 0,5-5,0 г пороха относительная величина удаленного нагара остается постоянной.
Для дальнейших исследований по оценке способности удалять пороховой нагар были выбраны:
- навеска пороха для сжигания - 1,0 г;
- время воздействия масла или очистителя на пороховой нагар - 0,33 ч;
- число возвратно-поступательных движений войлочных дисков - 20 раз.
Способность дифференциации ружейных масел по эффективности удаления порохового нагара проводили по следующей методике:
1. Металлические пластинки для проведения испытаний готовят по ГОСТ 9.054-75.
2. Металлические пластинки из стали марки 10 по ГОСТ 1050 или марок Х18Н10Т, 10Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75, или 30ХРА по ГОСТ 4543 размером 50,0×50,0 мм и толщиной 3,0-5,5 мм взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.
3. На подготовленные металлические пластины насыпают по 1 г. пороха марки СУНАР 5,56.
4. Поджигают порох и получают пороховой нагар на металлических пластинках.
5. Удаляют не сгоревший пороховой нагар с металлических пластин с помощью кисточки без усилий легкими движениями, смахивая 3-4 раза незакрепленный нагар.
6. Взвешивают металлические пластинки с пороховым нагаром с помощью аналитических весов с точностью до 0,0001 г.
7. Помещают металлические пластинки в испытуемое масло или чистящий состав и выдерживают в нем 0,33 ч при комнатной температуре.
8. После выдержки в масле или чистящем составе достают металлические пластинки из испытуемого раствора.
9. Удаляют пороховой нагар с металлических пластинок ручным способом с помощью войлочных дисков возвратно-поступательными движениями в количестве 20 раз без усилия (N=20);
10. Промывают металлические пластинки нефрасом марки С50/170 методом окунания (3-4 раза) при комнатной температуре.
11. Просушивают металлические пластинки в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 0,5 ч для достижения постоянной массы.
12. Взвешивают металлические пластинки (после достижения комнатной температуры) с оставшимся нагаром с помощью аналитических весов с точностью до 0,0001 г.
13. Рассчитывают показатель чистоты (Пч) - прирост массы металлической пластинки после взаимодействия с сжигаемым порохом и маслом относительно массы исходной пластинки с помощью уравнения:
где:
0
М - масса металлической пластинки исходная, г.
1
M - масса металлической пластинки с нагаром, оставшемся на пластинке после выдержки в масле или чистящем составе и удаления остатков с помощью войлочных дисков, г.
N=20 - количество возвратно-поступательных движений войлочных дисков;
1
3
V - объем масла или чистящего состава, см;
2
3
V - объем металлической пластинки, см.
Согласно разработанной методике была исследована эффективность дифференциации ружейных масел по их способности удалять пороховой нагар ружейными маслами и чистящими составами, применяемыми для чистки оружия. Результаты исследования представлены в таблице 3.
Техническим результатом изобретения является создание способа дифференциации ружейных масел для стрелкового оружия по оценке их способности удалять пороховой нагар, который может быть использован при исследовании ружейных масел и чистящих составов, как применяемых, так и вновь разрабатываемых.
Таким образом, для достижения технического результата в предлагаемом способе дифференциации ружейных масел по способности удалять пороховой нагар использован лабораторный метод оценки количества нагара, удаляемого с металлической поверхности стрелкового оружия, основанный сжигании на металлической пластинки 1 г. пороха и последующего комбинированного воздействия на нагар с помощью ружейного масла или чистящего состава, выдержкой в нем в течение 0,33 ч при комнатной температуре, ручной чистки металлической пластинки методом 20 возвратно-поступательных движений войлочных дисков без усилия, доведения металлических пластин до постоянного веса методом сушки в термостате при температуре 105°С в течение 0,5 ч и последующим расчетом массы удаленного нагара. Предлагаемый способ позволяет не только дифференцировать ружейные масла и чистящие составы по способности удалять пороховой нагар, но и проводить сравнительную оценку при разработке новых ружейных масел или модернизации составов для чистки и смазки огнестрельного оружия (табл. 4)
Таким образом, ружейные масла и чистящие составы можно ранжировать по способности удалять пороховой нагар, соответствующий показателю чистки (Пч) к категории:
А - высокая чистящая способность;
В - хорошая чистящая способность;
С - неудовлетворительная чистящая способность.