способ получения сферического пороха для патронов к спортивно-охотничьему оружию

Формула изобретения

Способ получения сферического пороха для патронов к спортивно-охотничьему оружию, включающий загрузку мерника-сгустителя из циркуляционного массопровода водно-пороховой суспензии с концентрацией пороховой массы в водной среде, равной 13,0-15,0 мас.% из расчета 500-550 кг пороховой массы, в течение 30-40 мин проводят осаждение пороховой массы, затем в течение 10-15 мин декантируют воду, в мернике-сгустителе оставляют на 1 мас.ч. пороховой массы 3,8-4,5 мас.ч. воды, после чего в мерник-сгуститель при перемешивании заливают 1 мас.ч. этилацетата к 1 мас.ч. пороховой массы, проводят перемешивание 5-10 мин и сливают в реактор формирования пороховых элементов, заливают по отношению к 1 мас.ч. пороховой массы 2,0-3,0 мас.ч. этилацетата, готовят пороховой лак, диспергируют его в присутствии эмульгаторов на сферические частицы, обезвоживают сернокислым натрием и ведут отгонку растворителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения сферических пороков для стрелкового оружия.

В патентах США [1, 2] представлены способы получения сферического пороха (СФП) для стрелкового оружия, заключающиеся в измельчении мелкозерненых пироксилиновых порохов (МЗПП) в водной среде последующим растворением в растворителе, диспергировании порохового лака на сферические частицы и отгонки растворителя из них.

Недостатком известных способов является то, что в процессе отгонки растворителя теряется много растворителя.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ получения плотного наполненного сферического пороха (патент RU 2421435 C2, C06B 25/24, опубл. 20.06.2011 г.), включающий перемешивание нитратов целлюлозы и вводимого в виде 50 мас.% водной суспензии бризантного взрывчатого вещества, приготовление порохового лака при перемешивании в этилацетате, ввод эмульгатора, диспергировании лака на сферические частицы, обезвоживание и удаление этилацетата отгонкой отличающийся тем, что удаление этилацетата проводят первоначально при температуре 74 76°C до приращения экстракции, затем снижают температуру до 65 70°C и вводят повторно этилацетат в количестве 0,5 2,0 мас.ч. по отношению к нитратам целлюлозы и 3,0 20,0% сульфата натрия (к воде) для обезвоживания, перемешивают 20 30 минут, повышают температуру от 74 76°C до 92 96°C, отгоняют этилацетат.

Недостатком прототипа является то, что в процессе слива суспензии из мерника-сгустителя в реактор формирования происходит частое забивание трубопроводов пороховой массой, поскольку пороховая масса представляет собой волокнистый материал, а после каждого слива суспензии в нижней части мерника-сгустителя на конусной части аппарата остается от 50 до 80 кг пороховой массы, которую приходится при каждой операции смывать в реактор формирования водой. Все это приводит к дополнительным трудозатратам и к нарушениям модуля по воде в реакторе формирования.

Целью изобретения является повышение стабильности работы мерника-сгустителя пороховой массы, т.е. ликвидации забивок трубопроводов при сливе пороховой массы в реактор, предотвращение осаждения пороховой массы на конусной части мерника-сгустителя, а также снижение трудозатрат и обеспечение безопасности при выгрузке мерника-сгустителя.

Поставленная цель достигается тем, что после декантации воды из мерника-сгустителя при перемешивании к 1 масс. части пороховой массы в мерник-сгуститель заливают 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание 5 10 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов, заливают по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,0 3,0 масс. части ЭА и далее технологический процесс ведется известным способом.

Авторами впервые обнаружено, что при вводе в суспензию в турбулентном потоке на 1 масс. часть пороховой массы 1 масс. части ЭА происходит образование из волокнистого материала сферических частиц диаметром ~4,0 5,0 мм, которые в дисперсионной среде сохраняют устойчивую форму и не подвергаются коагуляции. Полученные пороховые сферические элементы не налипают на стенки аппарата и хорошо транспортируются по трубопроводу.

Примеры выполнения способа получения СФП для спортивно-охотничьих патронов в пределах граничных условий (примеры 1 3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).

Пример 1. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 13,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 500 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 30 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 10 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну масс. часть пороховой массы 3,8 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливается 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 5 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливается по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,0 масс. части ЭА и готовится пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.

Пример 2. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 14,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 525 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 35 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 12 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну массовую часть пороховой массы 4,2 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливается 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 7 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливается по отношению к 1 масс. части пороховой массы 2,5 масс. частей ЭА и готовится пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.

Пример 3. Из циркуляционного массопровода водно-пороховая суспензия с концентрацией пороховой массы равной 15,0 мас.% подается в мерник-сгуститель из расчета 550 кг пороховой массы в пересчете на сухой вес. В течение 40 минут проводится осаждение пороховой массы, а затем в течение 15 минут декантируют воду, где в мернике-сгустителе оставляют на одну массовую часть пороховой массы 4,5 масс. части воды. После чего при перемешивании по отношению к 1 масс. части пороховой массы заливают 1 масс. часть ЭА, проводят перемешивание в течение 10 минут и сливают в реактор формирования пороховых элементов. Заливают по отношению к 1 масс. части пороховой массы 3,0 масс. частей ЭА и готовят пороховой лак, проводится диспергирование его на сферические элементы в присутствии эмульгаторов, обезвоживание сферических частиц сернокислым натрием и отгонка растворителя из них.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха по разработанному авторами способу приведены в таблице.

По техническим условиям баллистические характеристики на спортивно-винтовочный патрон должны соответствовать: средняя скорость полета пули - 735 756 м/с, разброс скорости полета пули в серии из 10 выстрелов - не более 10 м/с, максимальное среднее давление пороховых газов - не более 289,2 МПа; максимальное наибольшее давление пороховых газов - не более 308,8 МПа, разность между максимальным наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов - не более 14,7 МПа.

Таблица -
Физико-химические и баллистические характеристики пороха
Наименование показателя	Пример (Пр. № 1)	Пр. № 2	Пр. № 3	Пр. № 4	Пр. № 5
Концентрация пороховой массы в воде, мас.%	13,0	14,0	15,0	13,0	15,0
Время осаждения пороховой массы, мин.	30	35	40	30	40
Количество пороховой массы, кг	500	520	550	500	550
Время декантации воды из мерника-сгустителя, мин.	5	7	10	5	10
Залив растворителя, кг	500	525	550	-	-
Время слива при перемешивании из мерника-сгустителя в реактор, мин.	5	7	10	5	10
Количество залитого растворителя в реактор формирования по отношению к пороховой массе, масс. часть	2,0	2,5	3,0	3,0	4,0
Выход целевой фракции пороха, мас.%	78	80	79	76	74
Пористость, %	3	4	3	6	7
Химическая стойкость, час	7	7	7	7	7
Баллистические характеристики:
Масса заряда, г	3,24	3,24	3,23	2,99	3,40
Средняя скорость полета пули, м/с	752	751	753	702	690
Разброс скорости полета пули в серии, м/с	4	3	2	27	30
Максимальное среднее давление пороховых газов, МПа	265,7	266,7	265,7	304,0	287,3
Максимальное наибольшее давление пороховых газов, МПа	274,5	275,5	275,0	304,0	293,1
Разность между наибольшими и наименьшими значениями давления пороховых газов	13,7	14,2	13,9	14,7	19,6

Следовательно, разработанный авторами способ получения сферического пороха в пределах граничных условий (примеры 1 3) позволит обеспечить стабильную дозировку пороховой массы и мерника-сгустителя в реактор формирования, где полностью предотвращено забивание трубопроводов и налипания пороховой массы на конусной части мерника-сгустителя, позволит снизить трудозатраты при сгущении пороховой массы в мернике-сгустителе, при транспортировке пороховой массы в реактор, сделать операцию загрузки безопасной и повысить точность дозирования дисперсной фазы (воды) в реактор (исключена дополнительная вода на смыв пороховой массы из мерника-сгустителя и промывки трубопроводов). По баллистическим характеристикам полученный сферический порох удовлетворяет требованиям технических условий.

За пределами граничных условий (примеры 4, 5) положительного эффекта не получено.

Литература

1. Патент США № 2843584

2. Патент США № 3378545

3. Патент РФ № 1808190 (C06B 21/00)