ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЙ НЕОРЖАВЛЯЮЩИЙ УДАРНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2002 года по МПК C06B41/06 C06B33/14 

Изобретение относится к области средств иницииирования, а более конкретно к области капсюльных составов, которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях (KB) к патронам стрелкового и охотничьего оружия, а также средствам воспламенения военного назначения.

Одной из проблем данной области является отсутствие неоржавляющих ударных составов с уровнем чувствительности и мощности на уровне гремучертутных составов.

Известные, ранее широко использовавшиеся гремучертутные составы, содержащие гремучую ртуть и в качестве окислителя бертолетову соль (в качестве горючего применяется большей частью антимоний), в настоящее время ввиду высокого оржавляющего действия продуктов их срабатывания на ствол оружия, а также по экологическим соображениям (в частности, ввиду исключительной вредности ртути) заменены на ТНРС-тетразеновые с использованием нитрата бария в качестве окислителя.

Однако по чувствительности и мощности ТНРС-тетразеновые составы значительно уступают гремучертутным.

Для повышения их чувствительности в рецептурах составов используют добавки стекла или песка (в нашей стране не практикуются ввиду общепринятой технологии снаряжения - сухого прессования), добавки металлов (алюминий, цирконий и др.).

Примерами таких составов являются составы серии FA (США), РА (Великобритания) [1] : FA 956 (состав рецептуры в мас.%: стифнат свинца 37, тетразен 4, азотнокислый барий 32, трехсернистая сурьма 15, ТЭН 5, алюминий 7, аравийская камедь 0,2), PA 100, FA 204, VH₂ (составы рецептур в мас.%: стифнат свинца 38, тетразен 2, азотнокислый барий 39, силицид кальция 11, двуокись свинца 5, антимоний 5); инициирующие смеси по патентам США 3602283 и 3698319 (стифнат свинца 30-40, тетразен 10-15, барий азотнокислый 20-25, трехсернистая сурьма 5-10, цирконий 7-10, двуокись свинца 7-10, ТЭН 3-5) [2, 3]. Существенным недостатком приведенных рецептур составов (с металлическими горючими или их сплавами) является сильное эрозионное действие продуктов сгорания на поверхность ружейного канала.

Примером неоржавляющих ударных составов, применяемых в нашей стране, является состав ударной неоржавляющий по ТУ 75.13 104.143-91 на основе стифната свинца (ТНРС) и тетразена, при этом в качестве окислителя взяты азотнокислый барий и двуокись свинца, а в качестве горючего антимоний.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является неоржавляющий ударный состав по патенту РФ 2106330 С1, 10.03.1998, МПК⁷ С 06 В 31/00, 41/00, содержащий 20,5-27,5 мас.% тринитрорезорцината свинца, 0,5-0,4 мас.% тетразена, 42-48 мас.% азотнокислого бария, 3-7 мас.% двуокиси свинца, 23-27 мас.% трехсернистой сурьмы, 0,1-0,5 мас.% углерода технического (прототип).

Особенность состава-прототипа состоит в том, что введение в рецептуру углерода и изменение соотношения компонентов, по данным авторов патента, позволяет приблизить состав по чувствительности к гремучертутному и усилить его воспламеняющую способность (основные требования, предъявляемые к ударным составам), а также исключить эрозионное воздействие на ствол оружия благодаря отсутствию металлических добавок. Однако предложенное данным патентом сочетание компонентов не обеспечивает стабильное воспламенение пороха патрона стрелкового оружия. Это обусловлено недостаточной мощностью (силой) состава.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание неоржавляющего состава с чувствительностью и мощностью на уровне штатных гремучертутных составов.

Технический результат достигается тем, что состав содержит тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен, азотнокислый барий, двуокись свинца, антимоний, бор и ТЭН. А для улучшения сыпучести и прессуемости состава в рецептуру вводится связующее. В качестве связующих могут браться соединения, выбранные из группы естественных и искусственных смол, других полимеров: битум, канифоль, парафин, шеллак, идитол, метилцеллюлоза, нитроцеллюлоза (в том числе коллоксилин, добавка которого, кроме улучшения технологических свойств, положительно сказывается также на чувствительности состава) и др.

Бор в рецептуру состава согласно данному изобретению вводится либо в виде индивидуального компонента, либо соосажденный со стифнатом свинца.

Связующее (коллоксилин) вводится в состав либо в сухом виде, либо в варианте цементации отдельных компонентов состава, в первую очередь окислителей и горючих, с последующей их грануляцией.

Химические компоненты, согласно данному изобретению, могут сочетаться в различных соотношениях в зависимости от требований к получаемому составу и колеблются в следующих пределах, в мас.%:
Тринитрорезорцинат свинца - 20-40
Тетразен - 10-2
Барий азотнокислый - 25-40
Двуокись свинца - 3-7
Бор - 2-5
Антимоний - 15-30
Тэн - 2-7
Связующее - 0,1-0,3
Использование данного изобретения позволяет получить неоржавляющий ударный состав и изделия на его основе повышенной мощности с чувствительностью на уровне гремучертутных составов.

Бор в составе, соответствующем изобретению, дает дополнительные преимущества. Он образует в качестве продукта горения окись бора. Окись бора быстро взаимодействует с влагой, которая также является продуктом сгорания, образуя борную кислоту. Борная кислота экологически безвредна и нетоксична и может действовать как смазочный материал.

Изменение массового состава компонентов состава за предлагаемые пределы повлечет получение нестабильных баллистических характеристик выстрелов, а также неудовлетворительные характеристики по чувствительности к удару.

Предлагаемый состав изготавливается путем механического смешения сухих компонентов порциями по 5-10 г (в лабораторных условиях) или партиями по 200-400 г (в заводских условиях на виброустановке или в барабанах-смесителях).

ТНРС и бор могут содержаться в неоржавляющем ударном составе в виде совместноосажденной композиции. ТНРС получают по известной технологии [5, 6] при взаимодействии водных растворов соли стифниновой кислоты и соли свинца, при этом аморфный бор предварительно добавляется в один из растворов в количестве, обеспечивающем получение соосажденной смеси со стифнатом свинца с содержанием бора в пределах 10±2 мас.%.

Тетразен получают по штатной технологии.

Окислители (нитрат бария, двуокись свинца) и горючие (бор, антимоний) - промышленно выпускаемые соединения, их дополнительно сушат и при необходимости измельчают.

Пластифицирующая добавка связующего, например коллоксилина, вводится в окислитель (при введениии бора в виде композиции со стифнатом свинца) или в смесь двуокиси свинца и бора (при раздельном введении бора в рецептуру) путем обработки 5%-ным раствором коллоксилина из расчета содержания коллоксилина 2% сверх 100, доведением полученной массы до тестообразной консистенции с последующей грануляцией и сушкой.

Согласно формуле изобретения были подобраны варианты составов, рецептуры которых приведены в табл.1. Для сравнения в табл. 1 приведены варианты состава, взятого в качестве прототипа.

Для подтверждения вероятности получения требуемых технических характеристик были проведены термодинамические расчеты составов и определена сила состава.

Результаты термодинамических расчетов и сила состава выбранных рецептур приведены в табл. 2, где
Т_м - температура при максимальной скорости реакции;
Q_п - полная энтальпия реакции;
V_г - газовыделение при температуре Т_м;
М_тв - конденсированная фаза при температуре Т_м.

Из табл.2 видно, что предложенные рецептуры составов по сравнению с прототипом имеют более высокую температуру срабатывания, теплоту сгорания и объем газовой фазы и обладают в 1.5-2 раза большей силой, что является положительным фактором, влияющим на стабильность воспламенения порохового заряда. Этим и объясняются более высокие и стабильные результаты баллистических испытаний опытных ударных капсюлей системы "BOXER", снаряженных на основе этих составов, приведенные в табл. 3. Чувствительность KB с предложенными рецептурами - на уровне гремучертутного КВ. В качестве прототипа взяли рецептуру состава N 1, т.к. у него максимальная сила состава.

Введение связующего в количествах, определяемых пределами формулы изобретения (0,1-0,3% от общей массы состава), оказывается достаточным для получения необходимого технологического эффекта, связанного с уменьшением опасности при снаряжении капсюлей, в то же время эти количества не оказывают существенного влияния на получаемый технический результат изобретения - создание состава повышенной силы, обеспечивающей работоспособность состава и изделий на его основе на уровне гремучертутных.

В табл. 4 даны результаты сравнительных испытаний образцов составов рецептуры "7" с использованием некоторых других связующих.

Эффективность патентуемых составов была подтверждена испытаниями опытных ударных капсюлей системы BOXER, снаряженных составами различных рецептур, в составе 9 мм пистолетного патрона (см. табл.5). Капсюли с предлагаемыми составами обеспечили выходные характеристики в пределах, требуемых для патронов данного типа.

Составы предложенной рецептуры превосходят прототип по силе состава, а следовательно, обеспечивают более высокие баллистические характеристики и, что особенно важно, стабильность их разброса, отвечающие требованиям, предъявляемым к составам для KB к 9 мм пистолетным патронам.

Предлагаемый состав (N 7) прошел промышленные испытания и применен в KB для патронов стрелкового и охотничьего оружия.

Библиографические данные
1. Encyclopaedia of Explosives and Related Items, Basil T.Fedoroff. V 8, p. 373-378, 1978.

2. Патент США 3602283, НКИ 149-28, 1971 г.

3. Патент США 3698319, НКИ 102-45, 1971 г.

4. Патент РФ 1106330, С 06 В 31 /00, 41/00, 1998 г.

5. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ. - М., с.326-327, 1975. Библиографические данные.

6. Патент США 3238076, НКИ 149-22, 1966 г.

Изобретение относится к области средств инициирования, а именно к ударным составам, которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях патронов стрелкового и охотничьего оружия. Воспламенительный неоржавляющий ударный состав содержит тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен, антимоний, двуокись свинца, азотнокислый барий, бор, ТЭН, связующее (коллоксилин). Причем ТНРС и бор содержатся в виде совместносоосажденной композиции. Изобретение направлено на создание воспламенительного неоржавляющего ударного состава с чувствительностью и мощностью на уровне штатных гремучертутных составов. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Воспламенительный неоржавляющий ударный состав, содержащий тринитрорезорцинат свинца, тетразен, антимоний, двуокись свинца, азотнокислый барий, отличающийся тем, что дополнительно содержит бор, ТЭН и связующее при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Тринитрорезорцинат свинца - 20-40
Тетразен - 10-2
Азотнокислый барий - 25-40
Двуокись свинца - 3-7
Бор - 2-5
Антимоний - 15-30
ТЭН - 2-7
Связующее - 0,1-0,3
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что тринитрорезорцинат свинца и бор содержатся в виде совместно соосажденной композиции. 3. Состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит коллоксилин.