Сферический порох
Владельцы патента RU 2421433:
ФКП "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ" (ФКП "ГосНИИХП") (RU)
Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии. Сферический порох включает, мас.%: дифениламин - 0,2-1,0, этилацетат - 0,2-2,0, влагу - 0,2-1,2, графит - 0,1-0,2, алюминиевую пудру - 8,0-11,0 и нитраты целлюлозы - остальное. Предложенный состав пороха обеспечивает увеличение скорости пули в 5,6 мм винтовочном патроне на 80-120 м/с и снижение гигроскопичности. 1 табл.
Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии.
Известны пороха для стрелкового нарезного и дробового оружия, гранатометов, содержащие в своем составе различные компоненты: нитраты целлюлозы, стабилизаторы химической стойкости, динитротолуол, металлы (алюминий, магний, барий, литий и др.), гидрид лития, нитрат аммония, поливинилнитрат [1-4]. Пороха не удовлетворяют требованиям баллистических характеристик в 5,6 мм винтовочном патроне, а также полноте сгорания метательного заряда (МЗ).
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является сферический порох по ТУ 7506804-124 [5], включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, этилацетат, сажу, графит, влагу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| дифениламин | 0,4-0,8, |
| этилацетат | 0,2-1,0, |
| влага | 0,3-0,9, |
| сажа + графит | 0,3-0,7, |
| нитраты целлюлозы | остальное. |
Порох обеспечивает баллистические характеристики МЗ в 5,6 мм винтовочных патронах «Снайпер», «Стандарт» с массой пули 2,58-2,60 г. Скорость пули на расстоянии 10 м от дульного среза 315-325 м/с. Недостатком прототипа является невозможность использования данного пороха в охотничьих патронах «Ковбой» (со скоростью пуль до 400 м/с и более) из-за превышения допустимых норм давления пороховых газов в канале ствола оружия при увеличении массы заряда. Кроме того, порох имеет большую по сравнению с флегматизированными порохами гигроскопичность.
Целью изобретения является увеличение скорости пули в 5,6 мм винтовочном патроне на 80-120 м/с, снижение гигроскопичности.
Технический результат достигается тем, что сферический порох, включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, этилацетат, влагу и графит, отличается тем, что дополнительно содержит алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| дифениламин | 0,2-1,0; |
| этилацетат | 0,2-2,0; |
| влага | 0,2-1,2; |
| графит | 0,1-0,2; |
| алюминиевая пудра | 8,0-11,0; |
| Нитраты целлюлозы | остальное. |
Алюминиевая пудра в составе пороха выполняет функцию флегматизатора - постактивного компонента, т.е. соединения, вступающего в процесс горения с определенной временной задержкой (при определенном пороговом значении температуры). За счет аккумуляции энергии в начальный момент сгорания заряда интенсивность газообразования снижается на 40-50%, смещая пик максимального давления в сторону дульного среза. При этом при аналогичном давлении пороховых газов достигается эффект увеличения скорости пули. Снижение содержания алюминиевой пудры менее 8,0 мас.% не обеспечивает увеличения скорости пули на 40%, а увеличение более 11 мас.% не дает повышения скорости, по снижает полноту сгорания заряди и увеличивает пламенность выстрела.
Увеличение содержания дифениламина более 1,0 мас.% нецелесообразно, так как это приводит к снижению энергетических характеристик, а необходимая химическая стойкость и гарантийный срок хранения пороха уже обеспечиваются. Снижение дифениламина менее 0,2 мас.% снижает химическую стойкость пороха и усложняет равномерное распределение его по объему гранул.
Этилацетат и вода являются технологическими компонентами, остающимися в порохе после его изготовления. Их содержание определяется условиями формирования и составом пороха. Массовая доля влаги зависит от условий сушки, но не должна превышать 1,2 мас.%, чтобы не снижать в заметной степени энергетических характеристик. Уменьшение влаги менее 0,2 мас.% экономически нецелесообразно, так как при этом увеличивается время сушки.
Графит используется как антистатическая добавка для снижения электризуемости и улучшения сыпучести пороха. Увеличение его более 2,0 мас.% приводит к появлению свободного графита, а уменьшение менее 0,1 мас.% не дает необходимого эффекта.
В таблице приведены примеры состава сферического пороха и пороха-прототипа в пределах граничных условий и за их пределами.
Сферический порох состава по примеру 1 изготавливается следующим образом. В реактор объемного типа, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева, заливается 12 л воды, загружается 2,64 кг пироксилина, затем заливается 5,4 л этилацетата с 0,03 кг (1,0 мас.%) растворенного дифениламина и вводится 0,33 кг (11 мас.%) алюминиевой пудры в виде водной взвеси. Смесь нагревается до 68°С и перемешивается 15 минут. Затем загружается 0,024 кг (2,0 мас.% к воде) мездрового клея (эмульгатора). После диспергирования вводится 0,012 кг (1 мас.% к воде) сернокислого натрия и эмульсия перемешивается 10-15 минут. Температура поднимается до 75°С и осуществляется отгонка этилацетата. Процесс заканчивается при температуре 94-96°С. В дальнейшем порох промывается, фракционируется, графитуется и сушится.
Остальные образцы изготавливаются аналогично и отличаются количественным вводом компонентов.
Из данных таблицы видно, что сферические пороха, изготовленные по заявленному составу, обеспечивают баллистические характеристики (скорость пули более 400 м/с) в винтовочном патроне «Ковбой» с массой нули 2,6 г. Изготовление пороха за пределами граничных условий приводит к получению
| Таблица | ||||||
| Составы сферических порохов | ||||||
| Наименование показателя | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Прототип |
| Массовая доля компонентов, %: | ||||||
| пироксилин | 84,7 | 87,3 | 91,2 | 97,8 | 81,6 | 96,8 |
| дифениламин | 1,0 | 0,7 | 0,2 | 0,6 | 0,8 | 0,6 |
| этилацетат | 2,0 | 1,3 | 0,2 | 0,5 | 1,5 | 1,2 |
| влага | 1,2 | 0,6 | 0,2 | 0,4 | 0,9 | 0,8 |
| алюминий | 11,0 | 10,0 | 8,0 | 5,0 | 15,0 | - |
| графит | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | - |
| графит + сажа | - | - | - | - | - | 0,6 |
| Насыпная плотность, г/см3 | 0,73 | 0,8 | 0-9 | 0,9 | 0,8 | 0,6 |
| Гигроскопичность при φ=90%, τ=24 ч | 0,16 | 0,25 | 0,32 | 0,55 | 0,15 | 0,9 |
| Химическая стойкость | 45 | 19 | 12 | 32 | 20 | 47 |
| при 110°С за 5 часов, мм рт.ст. | ||||||
| Баллистические | ||||||
| характеристики в 5,6 | ||||||
| мм винтовочном | ||||||
| патроне «Ковбой» с | ||||||
| массой пули 2,6 г: | ||||||
| масса заряда, г | 0,13 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,22* | 0,12 |
| скорость пули, V10, м/с | 431 | 445 | 424 | 355 | 330 | 345 |
| Давление пороховых | ||||||
| газов, максимальное, | ||||||
| наибольшее, МПа | 147,5 | 178,7 | 167,0 | 161 | 150 | 198,7 |
| Примечание. 1. Технические требования: скорость пули не менее 400 м/с; давление пороховых газов максимальное наибольшее, не более 183 МПа. | ||||||
| 2. Норма химической стойкости: не более 60 мм рт.ст. | ||||||
| 3. * Предельная масса заряда |
гранул, которые сгорают более дегрессивно, что не обеспечивает скоростные характеристики патрона (примеры 4, 5). Гигроскопичность пороха снижается примерно в 5 раз по сравнению с прототипом.
Таким образом, полученные сферические пороха обеспечивают технические требования к винтовочным патронам «Ковбой» повышенной эффективности с массой пули 2,6 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент №1479246 (Франция), кл. С06В, заявл. 21.09.1965. РЖХим, 1968, 17Н741П.
2. Патент №2133011 (Франция), кл. С06В 1/00, заявл. 6.04.1971. РЖХим, 1973, 23Н728П.
3. Патентно 2278657 (Франция), кл. С06В 5/00, заявл. 13.12.1973. РЖХим, 1977, 8Н334П.
4. Патент №2058280 (Россия). МКИ7 С06В 25/24, заявл. 26.03.1992.
5. Порох лаковый ПС-690/4,23. Технические условия ТУ 7506804-124-92.
Сферический порох, включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, этилацетат, влагу и графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| дифениламин | 0,2-1,0 |
| этилацетат | 0,2-2,0 |
| влага | 0,2-1,2 |
| графит | 0,1-0,2 |
| алюминиевая пудра | 8,0-11,0 |
| нитраты целлюлозы | остальное |
