СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ВЛАГОСТОЙКОГО ПОРОХА ДЛЯ ДРОБОВЫХ ПАТРОНОВ К ГЛАДКОСТВОЛЬНОМУ ОРУЖИЮ
METHOD OF OBTAINING SPHERICAL MOISTURE-RESISTANT GUNPOWDER FOR SHORTGUN CARTRIDGES FOR SMOOTH BORE GUNS

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия, например гладкоствольного дробового оружия.
В патентах [1, 2] предложены способы получения СФП, заключающиеся в раздельном приготовлении нитроцеллюлозного лака в растворителе, водного раствора эмульгатора и водорастворимой соли (например, сернокислого натрия, хлористого натрия), смешении лака и водного раствора эмульгатора, диспергировании порохового лака на сферические частицы, отгонке растворителя, промывке и сушке.
Недостатком этих способов является высокая насыпная плотность получаемых порохов и, как следствие, высокое значение массы порохового заряда, при котором не обеспечиваются требуемые баллистические характеристики дробового патрона.
Наиболее близким техническим решением является «Способ получения сферических порохов для охотничьего оружия» [3] (прототип), включающий приготовление порохового лака в водной среде при перемешивании нитратов целлюлозы и дифениламина с этилацетатом, добавление к лаку костного клея, диспергирование порохового лака на сферические частицы и удаление этилацетата при нагревании смеси. В качестве нитроцеллюлозы используют пироксилин 1 Пл или пироксилин 1 Пл с возвратно-технологическими отходами, перемешивают в течение 10…15 минут в 4…5 масс. частях воды на 1 масс. часть пироксилина 1 Пл или пироксилина 1 Пл с возвратно-технологическими отходами совместно с дифениламином в количестве 0,6…1,2 мас.% и техническим углеродом в количестве 0,3…1,0 мас.%, поступающим в виде водной суспензии с концентрацией 20…30 мас.%, и медь(II) - свинец(II) фталат оксидом (ФМС) в количестве 0,5…2,5 мас.% от массы пироксилина 1 Пл и с 2,4…3,6 масс. частей этилацетата, а нагревание смеси для удаления этилацетата ведут при температуре 92…94°C.
Недостатком данного способа является то, что полученные пороха обладают повышенной влагопоглощаемостью и в процессе хранения снаряженные патроны изменяют баллистические характеристики.
Целью предполагаемого изобретения является повышение влагостойкости пористых сферических порохов, используемых для снаряжения дробовых охотничьих и спортивных патронов к гладкоствольному оружию.
3
Поставленная цель достигается тем, что пористый сферический порох, состоящий из смеси 40…60 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г и 40…60 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 205,0…210,5 мл NO/г, 05…1,0 мас.% дифениламина, 0,5…1,2 мас.% этилацетата и влажностью 6…10 мас.%, размером пороховых элементов 0,7…0,4 мм, с насыпной плотностью 0,60…0,80 кг/дм, обрабатывают во вращающемся полировальном барабане по отношению к пороху 0,15…0,35 мас.% графита марки С-1 совместно с 0,15…0,30 мас.% воды в течение 30…40 минут, затем вводят 0,05…0,10 мас.% вазелинового масла и ведут перемешивание в течение 20…30 минут, после чего ведут сушку пороха до влажности 0,6…1,2 мас.%.
Авторами установлено, что применение смеси 40…60 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г и 40…60 мас.% пироксилина с содержанием оксида азота 205,0…210,5 мл NO/г и 0,5…1,0 мас.% дифениламина обеспечивают получение СФП с равномерно распределенной пористостью. Это позволяет повысить скорость горения порохового заряда. В основном пороховой заряд сгорает в казенной части оружия, а пороховые газы работают по длине ствола оружия.
Увеличение пироксилина с содержанием оксида азота 205,0…210,5 мл NO/г более 60 мас.% и уменьшение пироксилина с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г менее 40 мас.% приводит к увеличению массы порохового заряда, а уменьшение пироксилина с содержанием оксида азота 205,0…210,5 мл NO/г менее 40 мас.% и увеличение пироксилина с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г более 60 мас.% приводит к повышению давления пороховых газов в канале ствола оружия.
Дифениламин в составе СФП выполняет роль стабилизатора химической стойкости. Снижение дифениламина по отношению к пороху менее 0,5 мас.% приводит к снижению химической стойкости пороха, а увеличение дифениламина по отношению к пироксилину более 1,0 мас.% приводит к снижению энергетики пороха.
3
3
3
Насыпная плотность СФП в пределах 0,60…080 кг/дм обеспечивает заданную скорость горения порохового заряда. Уменьшение насыпной плотности пороха менее 0,60 кг/дм приводит к повышению давления пороховых газов в канале ствола оружия при низкой массе порохового заряда, а увеличение насыпной плотности более 0,80 кг/дм приводит к увеличению массы порохового заряда и неполному его сгоранию в канале ствола оружия.
Пороховые элементы порохового заряда размером 0,7…0,4 мм обеспечивают стабильные баллистические характеристики. Увеличение пороховых элементов более 0,7 мм приводит к неполному сгоранию их в канале ствола оружия, а уменьшение пороховых элементов менее 0,4 мм приводит к повышению давления пороховых газов в канале ствола оружия.
Перед обработкой в полировальном барабане СФП высушивают до влажности 6…10 мас.% при содержании по отношению к пороху 0,5…1,2 мас.% этилацетата. Такая влажность пороха необходима для равномерного распределения графита марки С-1 по поверхности пороховых элементов. Уменьшение влажности пороха менее 6 мас.% обусловлено появлением свободного графита, а увеличение влажности пороха более 10 мас.% снижает сыпучесть пороха. Снижение этилацетата по отношению к пороху менее 0,5 мас.% связано с технологическими трудностями, а увеличение этилацетата по отношению к пороху более 1,2 мас.% приводит к снижению энергетики пороха.
Для повышения влагостойкости сферический порох загружают в полировальный барабан, вводят по отношению к пороху 0,15…0,35 мас.% графита марки С-1 и 0,15…0,30 мас.% воды, ведут перемешивание в течение 30…40 минут. В процессе перемешивания графит равномерно распределяется по поверхности пороховых элементов за счет вводимой воды, которая впоследствии адсорбируется пороховыми элементами. Снижение графита марки С-1 менее 0,15 мас.%, воды менее 0,15 мас.% и времени перемешивания менее 30 минут не обеспечивает равномерного распределения графита по поверхности пороховых элементов, а увеличение графита марки С-1 более 0,35 мас.%, воды более 0,30 мас.% и времени перемешивания более 40 минут приводит к снижению сыпучести пороха.
После завершения процесса графитовки в полировальный барабан вводится 0,05…0,10 мас.% вазелинового масла и ведется перемешивание в течение 20…30 минут. При этом на поверхности пороховых элементов создается равномерно распределенная маслянистая пленка, которая не снижает сыпучесть пороха, но предотвращает проникновение влаги в пороховые элементы. Снижение вазелинового масла менее 0,05 мас.% не обеспечивает равномерного распределения его на поверхности пороховых элементов, а увеличение вазелинового масла более 0,10 мас.% приводит к снижению сыпучести пороха.
В таблице приведены физико-химические и баллистические характеристики СФП в пороховом заряде для охотничьего патрона 12 калибра с массой дроби 32 г в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).
Баллистические испытания патронов проводились с увлажненным и неувлажненным порохом. Увлажнение пороха проводилось путем его выдержки в атмосфере с 80% относительной влажностью в течение 3,5 часов.
Заданные требования для охотничьего патрона к ружьям 12 калибра: масса дроби - 32 г, масса порохового заряда - 1,6…1,85 г, скорость полета дробового снаряда в баллистической группе на расстоянии 10 м от дульного среза, средняя - не менее 325 м/с, разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули дробового снаряда в баллистической группе - не более 18 м/с, максимальное давление пороховых газов в баллистической группе, кгс/см: среднее - 530…630, наибольшее - не более 680, дульное давление пороховых газов на срезе ствола оружия - не более 35.
Таблица
Физико-химические и баллистические характеристики СФП для охотничьего патрона 12 калибра
Наименование показателей
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Пироксилин с содержанием оксида азота 212,5…213,5 мл NO/г, мас.%
40
50
60
30
70
Пироксилин с содержанием оксида азота 205,0…210,5 мл NO/г, мас.%
60
50
40
70
30
Дифениламин, мас.%
0,5
0,7
1,0
0,4
1,2
Графит, мас.%
0,15
0,25
0,35
0,1
0,4
Вазелиновое масло, мас.%
0,05
0,07
0,10
0,03
0,15
Влажность пороха, мас.%
0,8
0,7
0,9
0,6
1,2
Насыпная плотность, кг/дм
0,60
0,70
0,80
0,50
0,90
Химическая стойкость, мм рт.ст.
30
32
31
32
34
Баллистические характеристики заряда в патроне 12 калибра с массой дроби 32 г (до увлажнения)
Масса заряда, г
1,72
1,76
1,81
1,68
1,9
Средняя скорость полета дроби, м/с
326
327
329
310
319
Разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета дроби, м/с
16
17
15
20
24
Максимальное давление пороховых газов, кгс/см<sup>2</sup>
Среднее
580
592
602
650
620
Наибольшее
650
654
652
690
650
Дульное давление пороховых газов на срезе ствола оружия
28
30
29
35
40
Баллистические характеристики заряда в патроне 12 калибра с массой дроби 32 г после увлажнения)
Средняя скорость полета дроби, м/с
327
329
328
312
320
Разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета дроби, м/с
17
16
14
21
24
Максимальное давление пороховых газов, кгс/см<sup>2</sup>
Среднее
585
598
601
652
624
Наибольшее
652
651
654
692
628
Дульное давление пороховых газов на срезе ствола оружия
28
29
28
36
42
Как видно из таблицы, рассмотренные составы по предлагаемому авторами способу получения сферического влагостойкого пороха для дробовых патронов 12 калибра к гладкоствольному оружию имеют величины определенных характеристик в пределах нормативных значений.
2
2
2
Так, при массе заряда 1,72…1,81 г в патроне 12 калибра с массой дроби 32 г испытания патронов с неувлажненным порохом показали, что средняя скорость полета дроби составляет 326…329 м/с, разброс скорости полета пули 15…17 м/с, среднее максимальное давление пороховых газов 580…602 кгс/см, максимальное давление пороховых газов в канале ствола оружия 650…652 кгс/см при дульном давлении на срезе ствола оружия 28…30 кгс/см.
2
2
2
При испытании патронов с увлажненным СФП баллистические характеристики практически не изменились и составили, соответственно: 327…329 м/с; 14…17 м/с; 585…601 кгс/см; 651…654 кгс/см; 28…29 кгс/см.
Таким образом, предлагаемый авторами способ получения сферического влагостойкого пороха для дробовых патронов 12 калибра к гладкоствольному оружию с массой дроби 32 г в пределах граничных условий обеспечивает требуемую влагостойкость. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный порох не соответствует требованиям по баллистическим характеристикам.
Литература
1. Патент США №2843584
2. Патент США №3378545
3. Патент РФ №1727375 (C06B 21/00)