Способ определения чистящих свойств ружейных масел и устройство для его реализации Российский патент 2024 года по МПК F41A29/00 

Изобретение относится к способам оценки чистящих свойств ружейных масел, и других нефтепродуктов методами, преимущественно масел и смазок и может быть использовано в лабораториях промышленных предприятий, НИИ и испытательных центров для определения изменения физико-химических свойств масел и смазок, и их способности удалять нагар при испытании узлов, отдельных деталей оружия и различных образцов стрелкового оружия в целом при их применении и/или хранении, реализацию.

Из практики известно, что основными узлами, на которых образуется нагар при выстрелах из огнестрельного оружия, являются внутренняя поверхность стволов, механизм затвора, газовая камера, поршень и другие металлические детали стрелкового оружия, на которых необходимо удалять осевший пороховой нагар. Для чистки оружия используются маловязкие рабоче-консервационные масла, смазки и нефтяные горючие смазочные материалы, такие как керосин, дизельное топливо, индустриальные масла и др. [Технология консервации вооружения в ВМФ. Учебное пособие /1-М.: Воениздат МО СССР. 1982. С. 35, 93].

Наиболее широко для чистки и смазки стрелкового оружия применяются маловязкие нефтяные масла и топлива марок РЖ, АУ, АУП, УКРМ, УКМ, топливо дизельное, топливо ТС-1 и другие, выпускаемые предприятиями промышленности. Эти ГСМ должны обеспечивать чистку, смазку и защиту от коррозии стрелкового вооружения в течение всего срока эксплуатации или хранения. Основными показателями, по которым оценивают качество ГСМ, являются: вязкость, кислотное число, содержание механических примесей, температура вспышки, окислительная стабильность, отсутствие коррозионного воздействия на металлы и совместимость с материалами уплотнений. [2. Гришин Н.Н., Середа В.В. Энциклопедия химмотологии. - М.: Издательство «Перо», 2016. - С. 146.] Неизменность этих физико-химических показателей ГСМ характеризует стабильность их качества и возможность применения в стрелковом оружии.

Вместе с тем, отдельно взятые показатели качества ГСМ не всегда позволяют оценить их способность удалять нагар с деталей стрелкового оружия. Вместе с тем использование натурных стрельб и специальных стендов расширяет возможности оценки чистящих свойств, но всегда связано с ограничениями по условиям применения, таких как наличие полигонов для стрельбы и последующего сбора нагара или использование реального огнестрельного оружия и т.д. [3. Иванов М.Г. и др. Проблема составов для чистки оружия. Нефтепереработка и нефтехимия. - 2023. - №4 - С. 14-17].

Перед авторами стояла задача - разработать способ для оценки чистящих свойств ружейных масел и устройство для оценки чистящих свойств ГСМ в лабораторных условиях, отвечающую следующим требованиям:

- оперативность и безопасность проведения испытаний;

- приближенность условий испытаний ГСМ к реальным условиям чистки стрелкового оружия;

- повышение точности и достоверности определения чистящей способности.

При просмотре источников патентной и научно-технической литературы было выявлено, что для оценки способов определения чистящих свойств ружейных масел и других ГСМ используются в натурные испытания или специальный механический инструмент [4. 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. - Вып. 6. - С. 77-89.] Вместе с тем выявлено, что для подтверждения данных натурных испытаний используются и лабораторных исследований ГСМ, особенно масел при их применении для стрелкового оружия.

Так 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 [5. Патент RU 2706995, МПК С23С 24/06, F41A 21/22, опубл. 21.11.2019].

Известен способ обслуживания канала ствола стрелкового оружия малого калибра, при котором для очистки применяют инструмент, имеющий наконечник квадратного сечения для крепления патча. Средство для удаления продуктов выстрела наносят на патч и смазывают весь канал ствола. Выжидают, производят однократное равномерное продвижение патча по всей длине канала ствола и проводят визуальный контроль патча. Вычищают канал ствола до тех пор, пока патч не будет выходить из канала ствола без следов продуктов выстрела. [6. Патент RU 2719526, МПК F41A 29/02, F41A 29/04, опубл. 21.04.2020].

Известен способ чистки канала ствола при помощи шомпола марлевыми тампонами с нанесенным на них чистящими растворами при котором качественная оценка результатов чистки канала ствола чистящими составами производится визуальным методом по изменению цвета марлевых тампонов. [7. Патент RU 2391447, МПК C23G 1/18, опубл. 10.06.2010].

Недостатком вышеуказанных способов является то, что при их использовании возможен качественный, но не количественный контроль чистки, чаще всего все эти технические решения позволяют субъективно оценить качество чистки.

Известен способ оценки чистящих свойств ружейных масел, в котором для сравнения чистящей способности ружейных масел проводят чистку стволов карабина «Сайга-9» после 200 выстрелов. Чистящие свойства ружейных масел оценивают по количеству патчей, которое требуется для достижения одинаковой степени чистоты при однократном прохождении патча через ствол. Считают, что ствол становится чистым при выходе из ствола патча с незначительными следами грязи при том, что чистота крайнего патча одинакова для всех образцов. Меньшее количество патчей свидетельствует о более быстром достижении чистоты ствола оружия [8. Патент RU №2694049, МПК С10М 169/04, С10М 105/32, С10М 131/10, С10М 129/16, F41A 29/04, C10N 30/00, C10N 40/00, опубл. 09.07.2019].

Недостатком данного способа является трудоемкость, дороговизна, отсутствие возможности проведения испытаний в лабораторных условиях.

Известен лабораторный способ определения чистящих свойств ружейных масел по количеству удаленного остатка порохового нагара 19-MIL-PRF-63460F (CLP). Cleaner, Lubricant, and Preservative of Weapons and Weapons Systems, заключающийся в том, что навеску (5,0±0,5) г пороха марки WC 844 сжигают в фарфоровой круглодонной чашке для выпаривания диаметром приблизительно 102 мм. После чего чашке дают остыть в течение 20 минут. Затем чашку переворачивают, несколько раз стучат по столешнице и продувают потоком фильтрованного воздуха с давлением 15 фунтов на квадратный дюйм, чтобы удалить все не прилипшие остатки. Определяют массу остатка от сгорания пороха, прилипшего к чашке {W1). В чашку с остатком от сгорания пороха добавляют (25±1) мл ружейного масла и дают ему пропитаться в течение (45±3) мин при температуре (54±1)°С в конвекционной печи. После чего удаляют чашку из печи и сразу очищают нагар двухслойной хлопчатобумажной марлевой салфеткой (Webril® Handi-Pad или эквивалент), обернутой вокруг широкого конца фарфорового пестика (CoorsTek® 60323) весом 470 г и размером 190 мм в высоту и 57 мм в самом широком месте. Чашку протирают круговыми и возвратно-поступательными движениями в течение 90 секунд, не прилагая к пестику никаких усилий, направленных вниз, позволяя весу пестика выполнить фактическое удаление остатков. После этого сливают ружейное масло и тщательно промывают внутреннюю часть чашки 75 мл с помощью петролейного эфира ОЕ 751. Нагревают чашку до (55±1)°С и выдерживают при этой температуре в течение (30±2) мин, после чего охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Определяют массу остатка пороха, оставшегося на чашке после очистки (W2). Количество удаленного порохового нагара в процентах рассчитывают по отношению массы удаленного нагара к массе остатка от сгорания пороха прилипшего к чашке. За результат испытаний принимают среднее арифметическое значение трех определений. Если среднее значение составляет менее сорока процентов (40%), продукт не соответствует требованиям спецификации.

Недостатком известного способа является то, что он не моделирует удаление нагара с внутренней поверхности оружия в реальных условиях стрельбы, когда пороховой нагар соприкасается с металлической поверхностью - оценка удаления нагара проводится на основании его контакта с фарфоровой чашкой. Усилие пестика на чашку, площадь контакта и количество движений за время чистки не контролируется и может отличаться при повторных определениях, что сказывается на точности измерений и достоверности испытаний.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является лабораторный способ дифференциации ружейных масел по способности удалять пороховой нагар с внутренней поверхности ружейных стволов стрелкового оружия [10. Патент RU 2777130, МПК F41A 29/00, опубл. 01.08.2022. Способ дифференциации ружейных масел], заключающийся в том, что 1 г (среднее количество при 1-м выстреле из стрелкового оружия) пороха марки «Сунар» 5,56 по ТУ-7277-106-07505708-98 (аналог военного пороха), сжигают на полированной пластинке размером (50,0×50,0) мм и толщиной (3,0-5,5) мм из стали марки 10 по ГОСТ 1050, нержавеющей стали марок Х18Н10Т, 10Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75 или ЗОХРА по ГОСТ 4543 (наиболее близкие к маркам сталей, используемых для изготовления стволов стрелкового оружия). Затем удаляют незакрепленный нагар с помощью кисточки без усилий легкими движениями смахивая 3-4 раза. После чего металлические пластинки с нагаром помещают в 100 мл испытуемого масла или чистящего состава и выдерживают 0,33 ч при комнатной температуре. После выдержки достают металлические пластинки из масла или чистящего состава и удаляют пороховой нагар ручным способом с помощью войлочных дисков, совершая 20 возвратно-поступательных движений без дополнительной нагрузки. Промывают металлические пластинки нефрасом марки С-50/170 методом окунания (3-4 раза) при комнатной температуре. Затем просушивают металлические пластинки в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 0,5 ч до достижения постоянной массы. Остывшие до комнатной температуры металлические пластинки с оставшимся нагаром взвешивают и рассчитывают показатель чистоты (Пч), как изменение массы металлической пластинки после взаимодействия с сжигаемым порохом и маслом относительно массы исходной пластинки. В зависимости от прироста массы, маслу или чистящему составу устанавливается чистящая способность: высокая, удовлетворительная или неудовлетворительная.

Недостатком известного способа (прототипа) является то, что процесс чистки осуществляется ручным способом, при котором усилие войлочного диска на металлическую пластинку, площадь контакта и время чистки не контролируются и могут отличаться при повторных определениях. Значение показателя чистоты (Пч) может существенно отличатся в зависимости от размера металлической пластинки, взятой для проведения испытаний, что сказывается на точности измерений и достоверности испытаний.

Предлагаемый способ и устройство могут быть использованы в лабораторных условиях при разработке новых ружейных масел и/или других масел и чистящих растворов для оценки их чистящей способности.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и достоверности испытаний лабораторного способа определения чистящих свойств ружейных масел по количеству удаленного порохового нагара за счет контроля режимов процесса чистки.

Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей проведения испытания масел, других нефтепродуктов и чистящих составов в лабораторных условиях за счет моделирования условий реальной чистки оружия после натурных стрельб.

Указанный технический результат достигается в способе определения чистящих свойств ружейных масел по количеству удаленного порохового нагара, заключающемся в том, что предварительно отполированную, обезжиренную и высушенную металлическую чашку взвешивают на аналитических весах, определяя ее исходную массу, затем в чашке сжигают навеску пороха, дают чашке остыть до комнатной температуры, кисточкой удаляют все не прилипшие к чашке частички сгоревшего пороха и взвешивают, определяя массу чашки с нагаром, после этого в чашку с нагаром наливают испытуемое ружейное масло и дают нагару пропитаться маслом в течение установленного времени, затем масло выливают из чашки и сразу очищают нагар войлочным диском, после этого чашку промывают в углеводородном растворителе, например, в нефрасе С2-80/120 и сушат в сушильном шкафу, остужают до комнатной температуры и на аналитических весах взвешивают, определяя массу чашки с остатками нагара после чистки, согласно изобретению войлочный диск при чистке нагара, вращают вокруг вертикальной оси со скоростью 500 об/мин, в течение 60 с при нагрузке на него в 600 г, которой воздействуют на днище металлической чашки, прижимаемой к войлочному диску.

Технический результат достигается также устройством для определения чистящих свойств ружейных масел, содержащем изготовленную из металла, близкого по составу к металлу оружия, металлическую чашку для сжигания пороха и вращающийся войлочный диск для удаления нагара, которое, согласно изобретению дополнительно содержит привод вращения относительно вертикальной оси войлочного диска, который с возможностью съема закреплен в держателе, жестко связанном с вертикальным валом привода войлочного диска, датчик скорости вращения войлочного диска, тензометрический датчик измерения нагрузки воздействия на днище металлической чашки, подключенные к соответствующим входам дополнительно введенного программного блока управления, выход которого связан с приспособлением создания нагрузки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство для определения чистящих свойств ружейных масел (фиг. 1, 2).

На фиг. 1 и 2 приведено устройство для реализации способа определения чистящих свойств, содержащее раму 1, на которой установлен электродвигатель 2, связанный с ведомым валом 3 клиноременной передачей 17, на валу 3 также установлено приспособление для крепления с помощью игольчатых держателей войлочного диска 4 с войлочным диском 5. Рычаг 6 установлен с возможностью контакта с нижним направляющим поршнем 7, тензометрическим датчиком 8 и верхним направляющим поршнем 9. Цанговый зажим 10 посредством хомута 11 предназначен для крепления металлической чашки 12. Цилиндр 13 жестко установлен на раме 1. Винт 14 (винт-стопор) предотвращает вращение направляющих поршней 7 и 9 вокруг своей оси. От груза 15 через направляющие поршни 7 и 9, тензометрический датчик 8 и металлическую чашку 12 нагрузка передается на войлочный диск 5. Блок управления 16 электродвигателем 2 задает скорость вращения валу 3.

Устройство для определения чистящих свойств ружейных масел работает следующим образом.

Установленный на раме 1 электродвигатель 2 вращает вал 3 с установленным на нем креплением для войлочного диска 4 и войлочным диском 5. Рычаг 6 давит на нижний направляющий поршень 7, тензометрический датчик 8 и верхний направляющий поршень 9, прижимая закрепленную в цанговом зажиме 10 при помощи хомута 11 металлическую чашку 12 к войлочному диску 5. Вращение направляющих поршней 7, 9 и тензометрического датчика 8 вокруг своей оси в цилиндре 13 предотвращает винт-стопор 14. Груз 15 через рычаг 6, тензометрический датчик 8, направляющие поршни 7, 9 и металлическую чашку 12 передает нагрузку на войлочный диск 5. Блок управления 16 обеспечивает установку и контроль скорости вращения вала 3, тензометрическую от датчика 8 нагрузку прижатия войлочного диска 5 к металлической чашке 12, а также пуск и остановку электродвигателя 2.

Перед проведением испытания на рычаг 6 устанавливают груз 15 и на блоке управления 16 устанавливают необходимую скорость вращения электродвигателя 2. Металлическую чашку 12 с пороховым нагаром, пропитанным ружейным маслом, закрепляют цанговым зажимом 10 посредством хомута 11 на верхнем направляющем поршне 9. Войлочный диск 5 устанавливают в приспособление для крепления войлочного диска 4. Ослабляют винт-стопор 14 и прижимают металлическую чашку 12 к войлочному диску 5. Запускают вращение электродвигателя 2 и секундомером засекают время испытания. По истечении времени испытания останавливают вращение электродвигателя 2, опускают металлическую чашку 12 вниз до упора и затягивают винт-стопор 14. Ослабляют хомут 11 и извлекают из цангового зажима 10 металлическую чашку 12.

Способ реализуется (пример)

Согласно способу определения чистящих свойств ружейных масел по количеству удаленного порохового нагара, предварительно отполированную войлочным диском по ГОСТ 6308-71 до зеркального блеска и обезжиренную последовательно в нефрасе марки С2-80/120 по ГОСТ 443-76, этиловом спирте по ГОСТ Р 55878-2013 и высушенную на воздухе при комнатной температуре металлическую чашку 12 (например, из нержавеющей стали марки Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75 с плоским дном и вертикальными стенками, внутренние размеры чашки - диаметр 28 мм, высота 6 мм) взвешивают на аналитических весах, определяя ее исходную массу. Затем в металлической чашке 12 сжигают навеску пороха (например, порох марки «Сунар» 5,56 по ТУ-7277-106-07505708-98), дают ей остыть до комнатной температуры, кисточкой по ГОСТ 10579-87 без усилий легкими движениями 3-4 раза, удаляют все не прилипшие к металлической чашке 12 частички сгоревшего пороха и взвешивают на аналитических весах, определяя массу металлической чашки 12 с нагаром. После этого в металлическую чашку с 12 с нагаром наливают испытуемое ружейное масло и дают нагару пропитаться маслом в течение установленного времени и температуры (например, 20±1 мин при температуре 20±5°С), затем масло выливают из металлической чашки 12 и сразу очищают нагар войлочным диском 5. После этого металлическую чашку 12 промывают в углеводородном растворителе - нефрасе марки С2-80/120 окунанием 3-4 раза, сушат в сушильном шкафу при температуре 105±5°С в течение 30±5 мин., остужают до комнатной температуры и взвешивают на аналитических весах определяя массу металлической чашки 12 с остатками нагара после чистки. Войлочный диск 5 (например, диск войлочный чистошерстяной по ГОСТ 288-72 диаметром 28 мм и высотой 10 мм) вращают вокруг своей оси с заданной скоростью (например, 500±5 об/мин) в течение определенного времени (например, 60±2 с), при установленной нагрузке, (например, 600±5 г), которую создают, прижимая к войлочному диску 5 металлическую чашку 12, и по количеству удаленного порохового нагара в процентах, рассчитанного по отношению массы удаленного нагара при чистке к массе нагара, полученного после сжигания пороха, оценивают чистящие свойства ружейного масла.

Критерием оценки чистящих свойств ружейных масел является количество удаленного порохового нагара в процентах (Н_у) которое рассчитывают по отношению массы удаленного нагара при чистке к массе остатка нагара, прилипшего к чашке после сжигания пороха по уравнению:

M₀ - масса чашки исходная, г;

M₁ - масса чашки с нагаром после сжигания пороха и удаления не прилипшего нагара кисточкой, г;

М₂ - масса чашки с остатком нагара после чистки, промывки в нефрасе и сушке, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех параллельных испытаний.

Чем больше нагара в процентах удаляется при чистке после воздействия ружейного масла, тем выше его чистящие свойства.

В соответствии с предлагаемым способом была исследована чистящая способность семи марок ружейных масел по количеству удаленного порохового нагара в процентах при следующих условиях:

- порох марки «Сунар» 5,56 по ТУ-7277-106-07505708-98;

- масса навески пороха для сжигания 0,5±0,05 г;

- чашки из нержавеющей стали марки Х18Н10Т по ГОСТ 5949-75 с плоским дном и вертикальными стенками, внутренние размеры чашки - диаметр 28 мм, высота 6 мм,

- время взаимодействия порохового нагара и ружейного масла 20±1 мин при температуре 20±5°С;

- объем ружейного масла 3±0,2 мл;

- диск войлочный чистошерстяной по ГОСТ 288-72 диаметром 28 мм высотой 10 мм;

- время чистки порохового нагара 60±2 с;

- скорость вращения войлочного диска 500±5 об/мин;

- нагрузка 600±5 г.

Результаты исследования представлены в таблице 1.

Результаты исследований семи масел (табл.) показали, что наибольшее количество порохового нагара в процентах было удалено при чистке с использованием ружейного масла «Росойл-РЖ» (Н_у - 53%), а наименьшее с использованием ружейного масла РЖ (Н_у - 33%).

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность измерений и достоверность испытаний за счет контроля режимов процесса чистки. Используя предложенный способ можно оценивать чистящие свойства ружейных масел по количеству удаленного нагара в процентах, в соответствии с которым чем больше удалено нагара, тем выше чистящие свойства масла.

Устройство для реализации способа определения чистящих свойств ружейных масел, отличающееся тем, что приспособление для создания вертикальной нагрузки выполнено в виде рычага с грузом массой 600 г, имеющего неподвижную ось вращения и двойного поршня, позволяющего устанавливать на верхнюю металлическую чашку, а на нижний передавать на тензометрический датчик нагрузку от груза, установленного на рычаге.

Способ определения чистящих свойств ружейных масел, при котором используют аналитические весы, металлическую чашку, войлочный диск, устройство вращения войлочного диска, сушильный шкаф для определения массы чашки с остатками порохового нагара после чистки. Устройство для определения чистящих свойств ружейных масел содержит изготовленную из металла, близкого по составу к металлу оружия, металлическую чашку для сжигания пороха и вращающийся войлочный диск для удаления остатков нагара, привод вращения войлочного диска, датчик скорости вращения войлочного диска, тензометрический датчик измерения нагрузки воздействия на днище металлической чашки. Технический результат - повышение точности измерений и достоверности испытаний, расширение технологических возможностей проведения испытания масел, других нефтепродуктов и чистящих составов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ определения чистящих свойств ружейных масел по количеству удаленного порохового нагара, заключающийся в том, что предварительно отполированную, обезжиренную и высушенную металлическую чашку взвешивают на аналитических весах, определяя ее исходную массу, затем в чашке сжигают навеску пороха, дают чашке остыть до комнатной температуры, удаляют все не прилипшие к чашке частички сгоревшего пороха и взвешивают на аналитических весах, определяя массу чашки с нагаром, после этого в чашку с нагаром наливают испытуемое ружейное масло и дают нагару пропитаться маслом в течение установленного времени, затем масло выливают из чашки и очищают нагар войлочным диском, после этого чашку промывают в углеводородном растворителе, сушат в сушильном шкафу, остужают до комнатной температуры и взвешивают на аналитических весах, определяя массу чашки с остатками нагара после чистки, отличающийся тем, что войлочный диск при очистке нагара вращают вокруг вертикальной оси со скоростью 500 об/мин, в течение 60 сек при нагрузке на него в 600 г, которой воздействуют на днище металлической чашки, прижимаемой к войлочному диску.

2. Устройство для определения чистящих свойств ружейных масел, содержащее изготовленную из металла, близкого по составу к металлу оружия, металлическую чашку для сжигания пороха и вращающийся войлочный диск для удаления остатков нагара, отличающееся тем, что дополнительно содержит привод вращения относительно вертикальной оси войлочного диска, который с возможностью съема закреплен в держателе, жестко связанном с вертикальным валом привода войлочного диска, датчик скорости вращения войлочного диска, тензометрический датчик измерения нагрузки воздействия на днище металлической чашки, подключенные к соответствующим входам дополнительно введенного программного блока управления, выход которого связан с приспособлением создания нагрузки.