пористый пироксилиновый флегматизированный порох для патронов к спортивному стрелковому оружию

Формула изобретения

Пористый флегматизированный пироксилиновый порох для патронов к спортивному стрелковому оружию, содержащий нитроцеллюлозу, дифениламин, графит, азотнокислый калий, летучие вещества и флегматизатор, отличающийся тем, что он содержит азотнокислый калий в качестве порообразователя, дополнительно содержит сернокислый калий в качестве пламегасителя и дополнительного порообразователя, в качестве флегматизатора - дибутилфталат, или централит №1, или ди-2-этилгексилфталат, или диоктилфталат, или триоксиэтилендиметакрилат, или метакрил(бис-триэтиленгликоль)фталат, или их смеси, и нитроцеллюлозу с содержанием азота 209,0-212,0 мл NO/г, при этом пороховое зерно имеет диаметр 0,5-0,8 мм, толщину горящего свода 0,18-0,3 мм, удельную поверхность 101-200 см²/г, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Дифениламин 0,40-1,40

Азотнокислый калий 0,01-0,50

Сернокислый калий 0,01-0,50

Дибутилфталат или централит №1,

или ди-2-этилгексилфталат, или

диоктилфталат, или триоксиэтилендиметакрилат,

или метакрил(бис-триэтиленгликоль)фталат,

или их смеси 0,10-2,00

Графит 0,10-0,50

Летучие вещества 0,50-2,50

Нитроцеллюлоза с содержанием

азота 209,0-212,0 мл NO/г Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порохового материаловедения и может быть использовано в производстве порохов и в патронах к спортивному и охотничьему стрелковому оружию.

При разработке порохов для спортивного оружия остро стоят проблемы обеспечения комплекса эксплуатационных характеристик. В первую очередь это необходимость достижения требуемой скорости дроби или пуль при допустимых значениях среднего максимального давления и предельно низкой массе порохового заряда. Во-вторых, это требования по обеспечению предельно низких значений разброса скорости в группе выстрелов.

Известно, что для снаряжения патронов спортивного оружия различных систем и назначения применяется большое число марок порохов. Преимущественно это тонкосводные и пористые пороха различной геометрической формы и размеров, которые могут быть как одноосновными, так и двухосновными [1]. Известно использование сферических, цилиндрических, пластинчатых порохов. Качество отечественных порохов, которые предлагаются для использования в спортивных дробовых патронах, низок и уступает при сопоставлении лучшим мировым аналогам по многим характеристикам. В первую очередь это касается полноты сгорания, массы порохового заряда, максимальному давлению при выстреле.

Наиболее близким из порохов, производство которого освоено отечественной промышленностью, является пористый флегматизированный порох, описанный в [2]. Этот порох, предназначенный для охотничьих патронов, хотя и имеет ряд недостатков, тем не менее может быть использован для снаряжения некоторых типов спортивных дробовых патронов к спортивному стрелковому оружию. Его основные физико-химические и баллистические характеристики приведены в [2] и в табл.1 и 2. В соответствии с [2] порох содержит нитроцеллюлозу, дифениламин, графит, летучие вещества, флегматизатор (дибутилфталат), порообразователи (натрий двууглекислый, или углекислый кислый калий, или калий азотнокислый), а пороховое зерно имеет отношение длины к диаметру 1.4-1.6, начальную удельную поверхность 70-100 см²/г, причем флегматизатор введен на глубину 0.25-2.55 мкм, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Дифениламин 0.80-0.20

Натрий двууглекислый,

или углекислый

кислый калий, или

калий азотнокислый 0.01-0.40

Дибутилфталат 0.20-1.40

Графит 0.40-0.90

Летучие вещества 0.50-2.50

Нитроцеллюлоза с

содержанием азота

209.0-210.5 мл NO/г Остальное

Основной недостаток данного пороха состоит в том, что он не обеспечивает комплекса требований, предъявляемых к дробовым патронам для спортивного стрелкового оружия. В первую очередь вследствие неоптимальных геометрических характеристик пороха - толщины горящего свода, удельной поверхности, соотношения длины и диаметра пороховых элементов, указанных в [2], наблюдается значительное количество недогоревших частиц пороха при снаряжении им спортивных дробовых патронов. Это фиксируется в специальных экспериментах при выстреле через экран из фильтрованной бумаги, располагаемом на расстоянии 10 см от дульного среза. Помимо этого требуемые значения скорости дроби, обеспечиваемые данным порохом, не достигаются или достигаются на предельно низком уровне при высокой массе порохового заряда 1,8-2.0 г. Отметим, что в случае снаряжения спортивных патронов импортных порохом, в сопоставимых условиях, масса порохового заряда составляет 1,4-1,6 г. Повышенная масса заряда приводит в первую очередь к повышению отдачи при выстреле и снижению комфортности выстрела. Неудовлетворительным показателем представляется и наблюдаемое при выстреле дульное пламя. Кроме того, данный порох, вследствие неполного сгорания, имеет невысокие показатели по стабильности скорости в группе выстрелов. Существенным недостатком пороха представляется также то, что необходимо предельно строго выдерживать глубину проникновения флегматизатора.

Для изготовления дробовых патронов к спортивному стрелковому оружию, имеющих характеристики на уровне лучших мировых аналогов, необходима разработка нового отечественного пороха, который смог бы обеспечить требуемый уровень качества. В первую очередь, это обеспечение возможности снижения массы заряда (на 20-30%), отсутствия недогоревших зерен и пламени при выстреле, более высоких значений скорости и улучшение стабильности значений скорости метания в группе выстрелов.

Поставленная техническая задача была решена за счет использования в составе пороха калия азотнокислого в качестве порообразователя, калия сернокислого в качестве пламягасителя и дополнительного порообразователя, дибутилфталата, или централита №1, или ди-2-этилгексилфталата, или диоктилфталата или триоксиэтилендиметакрилата или метакрил(бис-триэтиленгликоль)фталата, или их смесей в качестве флегматизатора, а также летучих веществ, графита, дифениламина, при этом содержание азота в нитроцеллюлозе 209.0-212,0 мл NO/г, диаметр порохового зерна 0.5-0.8 мм, толщина горящего свода 0.18-0.3 мм, удельная поверхность 101-200 см²/г при следующем содержании компонентов, мас.:

Дифениламин 0.40-1.40

Калий азотнокислый 0.01-0.50

Калий сернокислый 0.01-0.50

Дибутилфталат, или

централит №1, или

ди-2-этилгексилфталат,

или диоктилфталат, или

триоксиэтилендиметакрилат,

или метакрил(бис-триэтиленгликоль)

фталат, или их смеси 0.10-2.00

Графит 0.10-0.50

Летучие вещества 0.50-2.50

Нитроцеллюлоза с содержанием азота

209.0-212,0 мл NO/г Остальное

Образцы предлагаемого пористого пироксилинового пороха были изготовлены и испытаны в условиях промышленного производства ФГУП "Котовский завод пластмасс". В табл.1 приведены основные физико-химические характеристики нескольких образцов предлагаемого пороха и прототипа.

В табл.2 представлены результаты баллистических испытаний спортивных патронов с порохом, взятым за прототип, и предлагаемым порохом, изготовленным по известной технологии пористых пироксилиновых порохов [3], а также требования по баллистическим характеристикам на спортивный патрон, соответствующие лучшим мировым образцам (табл.2). Скорость дроби V_10cp определяли на расстоянии 10 м от дульного среза как среднее из 10 параллельных выстрелов.

Можно видеть, что в отличие от прототипа новый порох обеспечивает значительное (на 20-30%) снижение массы заряда, отсутствие недогоревших зерен и пламени при выстреле, более высокую скорость метания и существенно лучшую стабильность значений скорости метания в группе выстрелов. Эти преимущества достигнуты оптимизацией процесса горения, в первую очередь за счет изменения состава и особенностей изготовления пороха, выбором необходимого соотношения геометрических параметров и пористости, определяющих величину удельной поверхности, которые отличаются от прототипа.

Следует отметить, что пороха с геометрическими параметрами, выходящими за выбранные пределы и за пределы удельной поверхности, не обеспечивают требований к порохам для спортивных патронов. Удельная поверхность регулируется изменением соотношения длины к диаметру и через плотность порохового зерна, а последняя может быть изменена за счет ввода различного количества порообразователей - калийной селитры и сульфата калия. Отметим, что выход за пределы выбранного содержания сульфата калия приводит, с одной стороны, к появлению дульного пламени, а с другой, к снижению энергетических характеристик и падению скорости метания.

Источники информации

1. А.В.Косточко, В.Ф.Сопин, М.В.Худяев. Отечественные охотничьи пороха на легколетучем растворителе. В кн. “Воспламенение и горение конденсированных систем, изучение их пламен”, Казань, 2001, с. 118.

2. Патент РФ №2145951, С 06 В 25/20, 27.02.00.

3. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества - М.: Машиностроение, 1972, с. 208.