СПОСОБ ФЛЕГМАТИЗАЦИИ СФЕРИЧЕСКОГО ДВУХОСНОВНОГО ПОРОХА Российский патент 2009 года по МПК C06B21/00 

Изобретение относится к области производства порохов, в частности флегматизации сферических двухосновных порохов (СФП), в том числе с истекшими сроками хранения, предназначенных для снаряжения патронов стрелкового оружия.

Известны способы получения мелкозерненых пироксилиновых порохов и СФП, согласно которым для обеспечения прогрессивности горения порох погружают на некоторое время в раствор флегматизирующего вещества в водном спирте (вариант 1) [1-3] или обрабатывают водной эмульсией расплавленного флегматизатора в аппарате с перемешивающим устройством (вариант 2) [4]. По первому варианту в качестве растворителя предлагается также использование смеси спирт-ацетон или спирт-эфир. Затем порох глянцуют в барабане смесью 0,1 мас.% графита, 0,4 мас.% порошка олова, 3 мас.% спирта с последующим удалением растворителя. В обоих вариантах в качестве флегматизирующих веществ применяют дибутилфталат, диэтилфталат, централит, линейные полиэфиры с температурой плавления не более 90°С или их смеси с обычными флегматизаторами (централит, дифениламин).

Недостатками известных способов являются многостадийность процесса (т.е. увеличение трудоемкости), пожаровзрывоопасность, обусловленная применением легковоспламеняющихся растворителей (вариант 1), или несоответствие баллистических показателей пороха требованиям технических характеристик к метательному заряду патронов повышенной эффективности.

Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения является способ флегматизации пороха, согласно которому для обеспечения прогрессивности горения порох обрабатывают флегматизатором в течение 20-60 минут в реакторе с перемешивающим устройством в водной среде, для чего в реактор заливают воду и загружают порох в соотношении 1 мас.ч. пороха: 3,0-3,5 мас.ч. воды и нагревают при температуре 85-95°С, затем осуществляют одноразовый ввод флегматизатора при той же температуре в виде 1,5-3,5%-ной водной эмульсии, а в качестве флегматизатора используют дибутилфталат в количестве 0,5-4,0 мас.% или смесь дифениламина и динитротолуола в количестве 0,8-4,0 мас.%, или смесь централита I и динитротолуола в количестве 0,5-2,5 мас.%, или смесь централита II и дибутилфталата в количестве 0,5-2,8 мас.% по отношению к одной массовой части пороха [5].

Недостатком прототипа является высокое давление пороховых газов в канале ствола оружия при низкой скорости пули в высокоэффективных стрелковых системах, например 5,45 мм автоматном патроне.

Задачей изобретения является обеспечение баллистических показателей пороха требованиям технических характеристик высокоэффективных патронов (за счет изменения температурно-временных режимов, вида и дозировки флегматизатора).

Задача решается за счет того, что способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в полученную суспензию пороха, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией при перемешивании, отличается тем, что флегматизирующую эмульсию готовят перемешиванием с водой в течение 10-20 минут 0,20-0,25 мас.% мездрового клея по отношению к 1 мас.ч. пороха и 2,0-6,0 мас.% централита I по отношению к 1 мас.ч. пороха или смеси 2,0-6,0 мас.% централита I и 1,3-2,5 мас.% динитротолуола по отношению к 1 мас.ч. пороха, суспензию пороха готовят при соотношении 2,29-2,31 мас.ч. воды к 1 мас.ч. пороха, полученную флегматизирующую эмульсию перед введением ее в суспензию пороха нагревают до температуры 76-80°С, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией ведут в течение 60-65 минут при температуре 76-80°С и соотношении 1 мас.ч. пороха: 3,0-3,5 мас.ч. воды.

Практическая осуществимость предлагаемого изобретения и достигаемый технический результат подтверждается примерами конкретного получения пороха для 5,45 мм автоматных патронов и 7,62 мм патронов к карабину (обр. 1943 г.).

Опыты проводились следующим образом. В реактор заливают воду в количестве 2,29-2,31 части воды, загружают 1 мас.часть пороха и нагревают при перемешивании до температуры 76-80°С. Затем в реактор вводят в один прием при той же температуре флегматизирующую эмульсию, полученную при перемешивании в течение 10-20 минут из 0,71-1,19 мас.ч. воды, 0,20-0,25 мас.% мездрового клея и 2,0-6,0 мас.% централита I или смеси централита I и динитротолуола в количестве соответственно 2,0-6,0 мас.% и 1,3-2,5 мас.% по отношению к 1 мас.ч. пороха. Пороховую суспензию перемешивают при указанной температуре в течение заданного времени.

Технологические параметры получения пороха, результаты баллистических испытаний образцов порохов представлены в таблице.

Таким образом, согласно приведенным данным флегматизация пороха по заявленным режимам обеспечивает достижение положительного эффекта: пороха имеют удовлетворительные баллистические характеристики (пр.1-3).

В примерах 4-6 флегматизация пороха осуществлялась по параметрам, находящимся за пределами граничных условий. В этом случае снижение температуры менее 76°С не обеспечивает получение эмульсии флегматизатора, так как температура плавления централита 1=76°С.

Увеличение температуры более 80°С приводит к прониканию флегматизатора на большую глубину, что увеличивает массу метательного заряда (МЗ) (до предельной вместимости и выше) и снижает скорость пули ниже допустимого значения.

Дозировка флегматизатора может осуществляться по двум вариантам в зависимости от состава исходной нитратцеллюлозной матрицы: если флегматизируемая гранула содержит динитротолуол, поверхностная обработка осуществляется только централитом 1. Если в НЦ-грануле нет динитротолуола, то флегматизация проводится смесью централит 1-динитротолуол.

Уменьшение централита I менее 2,0 мас.%, динитротолуола менее 1,3 мас.% или времени флегматизации менее 60 минут снижает массу МЗ и увеличивает давление пороховых газов, а увеличение централита I более 6,0 мас.%, динитротолуола более 2,3 мас.% или времени флегматизации более 65 минут повышает массу МЗ и уменьшает скорость пули.

Уменьшение времени перемешивания эмульсии менее 10 минут приводит к образованию эмульсии с размером частиц более 100 мкм, что вызывает неравномерное распределение капель флегматизатора по поверхности гранул пороха, а увеличение времени перемешивания более 20 минут нецелесообразно, так как дисперсность эмульсии практически уже не снижается. Более того, в результате постоянного одновременного протекания процессов диспергирования и коалесценции в процессе перемешивания создаются агрегаты, которые внутри своих структур иммобилизуют жидкость дисперсионной среды с растворенным в ней мездровым клеем. Происходит старение эмульсий, приводящее к ухудшению их свойств и, в частности, к постепенному увеличению среднего размера частиц. Таким образом, время приготовления флегматизирующей эмульсии должно быть определенным и составлять 15±5 минут.

Уменьшение времени слива эмульсии менее 3 минут экономически нецелесообразно, так как при этом необходима установка трубопроводов большего диаметра с запорной арматурой. Увеличение времени слива эмульсии более 5 минут приводит к менее равномерному распределению флематизатора в объеме аппарата и на поверхности частиц.

Уменьшение мездрового клея менее 0,2 мас.% приводит к коалесценции пороховых гранул при флегматизации пороха, что приводит к повышению давления пороховых газов или требует проведения дополнительной сортировки пороха для получения необходимых баллистических характеристик. Увеличение мездрового клея более 0,25 мас.% нецелесообразно, так как при этом уже обеспечивается требуемая стойкость и дисперсность эмульсии.

Порох, изготовленный по режимам флегматизации прототипа, имеет малую массу заряда и высокое давление пороховых газов.

Испытания образцов пороха проводились в соответствии с действующей нормативной документацией.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает технологичность процесса и требуемый уровень баллистических характеристик.

Источники информации

1. Патент США №3000721 (РЖХим, 1963,19Н 354).

2. Патент Голландии №102972 (РЖХим, 1963, 23Н 377).

3. Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов. - Т.2. - Казань, 1996. - С.284.

4. Сферические пороха. / Ю.М.Михайлов, Н.М.Ляпин, В.Ф.Сопин и др. //Черноголовка: ИПХФ РАН, 2003. - 204 с.

5. Патент РФ №2244699. МПК⁷ C06B 21/00, 25/18, 25/28. Способ флегматизации пороха. / В.Ф.Сопин, Н.М.Ляпин, А.А.Староверов и др. - №2002134876/02 (036730) от 23.12.2002.

Изобретение относится к области производства сферических двухосновных порохов для снаряжения патронов стрелкового оружия. Способ флегматизации сферического двухосновного пороха включает приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в полученную суспензию пороха, обработку суспензии пороха при перемешивании флегматизирующей эмульсией. Флегматизирующую эмульсию готовят перемешиванием с водой в определенном соотношении мездрового клея и централита I или смеси централита и динитротолуола. Полученную флегматизирующую эмульсию перед введением ее в суспензию пороха нагревают до температуры 76-80°С. Обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией ведут в течение 60-65 минут при температуре 76-80°С. Изобретение обеспечивает повышение давления пороховых газов и снижение массы зарядов для снаряжения патронов стрелкового оружия. 1 табл.

Способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в полученную суспензию пороха, обработку суспензии пороха при перемешивании флегматизирующей эмульсией, отличающийся тем, что флегматизирующую эмульсию готовят перемешиванием с водой в течение 10-20 мин 0,20-0,25 мас.% мездрового клея по отношению к 1 мас.ч. пороха и 2,0-6,0 мас.% централита I по отношению к 1 мас.ч. пороха или смеси 2,0-6,0 мас.% централита I и 1,3-2,5 мас.% динитротолуола по отношению к 1 мас.ч. пороха, суспензию пороха готовят при соотношении 2,29-2,31 мас.ч. воды и 1 мас.ч. пороха, полученную флегматизирующую эмульсию перед введением ее в суспензию пороха нагревают до температуры 76-80°С, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией ведут в течение 60-65 мин при температуре 76-80°С и соотношении 1 мас.ч пороха: 3,0-3,5 мас.ч. воды.