Способ получения двухосновного пороха

Способ получения двухосновного пороха

Реферат

Изобретение относится к области производства двухосновных порохов и может быть использовано для снаряжения патронов к стрелковым, артиллерийским и минометным системам.

Известен способ получения двухосновного бездымного сферического пороха (патент США 3037891, кл. 149-94, 05.06.1962 г.). Способ основан на принципе насыщения сферических гранул нитроцеллюлозы (НЦ) жидкими нитроэфирами, например нитроглицерином (НГц), и состоит из следующих операций: перемешивание гранул НЦ в воде до образования суспензии; введение в суспензию несмешивающегося с водой растворителя, выдержка суспензии до момента насыщения НЦ; выдержка суспензии до полного поглощения растворителя гранулами НЦ, добавление к суспензии НЦ раствора НГц (или другого нитроэфира) в несмешивающемся с водой растворителе; выдержка суспензии до момента насыщения НЦ-гранул нитроглицерином и удаление растворителя из гранул.

Способ позволяет получать двухосновные сферические пороха для различных стрелковых систем с содержанием НГ до 32 мас.%. Пороха отличаются высоким техническим уровнем и предназначены для широкого спектра спортивно-охотничьих, пистолетных, строительно-монтажных патронов, в том числе, и для пистолетного патрона современного технического уровня Люгер. Способ обеспечивает получение порохов только сферической формы, предназначенных для стрелкового оружия, т.е. имеет ограниченную область применения.

Существует способ получения двухосновного нитроглицеринового пороха по кордитной технологии (А.Г.Горст «Пороха и взрывчатые вещества». М. - изд. Машиностроение, 1972, стр. 157). При получении пороха по данному способу нитроцеллюлозу и нитроглицерин смешивают под водой, затем отжимают воду, переносят отжатую массу в мешатель и добавляют другие компоненты пороха и ацетон. После обработки в мешателе массу вальцуют и прессуют через матрицы для получения трубок и нитей, которые направляют на резательные станки. Нарезанные элементы сушат для удаления ацетона. Способ имеет повышенную опасность, так как используется легковоспламеняющийся растворитель (ЛВЖ), а также имеет ограничения по геометрическим параметрам порохов.

Известен способ изготовления пластинчатого пороха для патронов спортивно-охотничьего оружия (патент №2192405 RU, МПК С 06 В 21/00, С 066 В 25/24), включающий растворение устаревшего нитроглицеринового пороха в легколетучем растворителе, который берут в количестве 60-65% от массы пороха, приготовление пороховой массы смешением приготовленного раствора нитроглицеринового пороха, нитратов целлюлозы, раствора дифениламина в эфире, катализаторов горения (окись меди, углерод технический, окись железа (III) и калиевой селитры), фильтрацию полученной пороховой массы, вальцевание, резку, вымочку, графитовку, сушку. Способ позволяет получать только спортивно-охотничьи пластинчатые пороха, отличается многостадийностью, повышенной опасностью, так как используется ЛВЖ.

Существует способ получения баллиститных порохов (А.Г.Горст «Пороха и взрывчатые вещества». М. - изд. Машиностроение, 1972, стр. 156, прототип). Компоненты: нитраты целлюлозы (НЦ), нитроэфиры, например, нитроглицерин (НГц) в качестве неудаляемого пластификатора, стабилизатор химической стойкости и др. добавки смешивают в теплой воде; при этом происходит набухание НЦ в пластификаторе. После отжима воды пороховую массу многократно пропускают через горячие вальцы. Происходит дальнейшее удаление воды, уплотнение и пластификация пороховой массы. Получающееся полотно режут на пластинки заданных размеров или скатывают в рулоны и прессуют через соответствующие матрицы для получения трубок или нитей. Трубки и нити разрезают далее на элементы заданной длины. Способ предназначен для получения стрелковых, артиллерийских, ракетных, минометных порохов.

Однако небольшое термодинамическое сродство между НЦ и НГц обуславливает низкую технологичность пороховых масс, в этой связи не представляется возможным получать пороха современного технического уровня. Обеспечение конкурентоспособности порохов на внутреннем и внешнем рынках требует повышения энергетических характеристик порохов, что может быть достигнуто за счет использования высокоазотных НЦ с содержанием окиси азота более 210 мл/г, а данный способ основан на использовании только низкоазотных НЦ с содержанием окиси азота не более 196 мл/г. Кроме того, затруднена переработка устаревших высококалорийных баллиститных порохов без добавления свежего сырья. В настоящий период при дефиците свежего сырья использование в производстве устаревших порохов является весьма актуальной задачей. Способ ограничен по номенклатуре выпускаемых порохов: невозможно получать пороха с малой толщиной горящего свода, например, менее 1,4 мм (кроме пластинчатых). А также способ отличается высокой опасностью. Так, при многократном вальцевании массы при повышенной температуре происходят частые вспышки полотна.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества, расширение сырьевой базы и номенклатуры изготавливаемых порохов, а также снижение опасности производства.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем смешение нитратов целлюлозы, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости в воде с получением пороховой массы, отжим воды из пороховой массы, вальцевание при термической обработке пороховой массы с пластификацией нитратов целлюлозы нитроглицерином, формование пороховых элементов, после отжима воды из пороховой массы в качестве дополнительного пластификатора добавляют водный 30-80% раствор моноэтилового эфира диэтиленгликоля в количестве 44-133% к массе нитратов целлюлозы, а после формования пороховых элементов его удаляют экстракцией водой при температуре 20-60°С.

Примеры осуществления способа приведены ниже и в таблице 1.

Пример 1. Навеску НЦ (коллоксилин и пироксилин 1Пл) с суммарным содержанием окиси азота 208,5 мл/г смешивают с эмульсией НГц и суспензией централита №1 в водной среде, массу отжимают от избыточной воды и далее смешивают с водным раствором ЭК с концентрацией 30 мас.%, дозируемом в количестве 133% к массе НЦ, далее массу обрабатывают на вальцах для удаления избыточной воды и прессуют на гидропрессе с обогреваемой изложницей через втулки с иглой с размерами 0,8/0,3 мм, пороховые шнуры режут на заданную длину 0,8-1,0 мм. Затем из пороха удаляют растворитель ЭК водной экстракцией при температуре 20-60°С в течение 48 часов (при 20°С - 12 ч, 40°С - 12 ч, 60°С - 24 ч), после чего порох сушат, графитуют, сортируют.

Пример 2. Навеску НЦ (пироксилин 1Пл) с содержанием окиси азота 214,1 мл/г смешивают с эмульсией НГц и суспензией дифениламина и централита №1 в водной среде, массу отжимают от избыточной воды и далее смешивают с водным раствором ЭК с концентрацией 70 мас.%, дозируемом в количестве 97% к массе НЦ, далее массу обрабатывают на вальцах для удаления избыточной воды и прессуют на гидропрессе с обогреваемой изложницей через втулки с иглой с размерами 1,3/0,3 мм, пороховые шнуры режут на заданную длину 1,7-2,0 мм. Затем из пороха удаляют растворитель ЭК водной экстракцией при температуре 20-60°С в течение 48 часов (при 20°С - 12 ч, 30°С - 12 ч, 55°С - 24 ч), после чего порох сушат, графитуют, сортируют.

Баллистические испытания пороха ВТ (пр. №2) проводились без флегматизации его.

Анализ данных таблицы показывает, что пороха по баллистическим характеристикам превосходят пороха, изготовленные по прототипу, так при идентичной массе порохового заряда обеспечивается более высокая скорость снаряда. Способ позволяет расширить сырьевую базу для производства порохов, появляется возможность формировать порох на основе устаревших высококалорийных баллиститных порохов, например минометных НБл без добавления свежего сырья. Номенклатура изготавливаемых порохов увеличивается, создается возможность изготовления мелкозерненного пороха для стрелковых систем. Повышаются энергетические характеристики порохов за счет введения в пороховую массу высокоазотного пироксилина. Штатный нефлегматизированный порох для 7,62×54 типа ВТ при аналогичной массе порохового заряда 2,8 г обеспечивает скорость пули лишь 760 м/с при величине давления пороховых газов, требуемой нормативной документацией, что существенно ниже скорости пороха, полученного по предлагаемому способу. Снижается опасность процесса, так как масса при термической обработке в процессе вальцевания содержит инертный труднолетучий растворитель - этилкарбитол.

Примеры осуществления способа

Таблица 1
Наименование параметров	Пр. №1	Пр.2 ВТ	По прототипу
Массовая доля, %
НЦ	59,2	74,0	59,2
НГц	40,0	24	40,0
Централит №1	0,8	0,7	0,8
Дифениламин	-	0,5	-
Содержание окиси азота в НЦ, мл/г	208,5	214,1	196
Удельная теплота сгорания, МДж/кг	5,12	4,84	4,93
Дозировка водного раствора ЭК, % к массе НЦ	133	97	-
Концентрация ЭК в воде мас.%	30	70	-
Кажущаяся плотность пороха, кг/дм3	1,65	1,64	1,63
Баллистические характеристики
Калибр	12	7,62×54	12
Масса порохового заряда, г	1,65	2,8	1,9
Масса снаряда (дроби или пули), г.	32	9,8
Средняя начальная скорость снаряда (пули или дроби), м/с	347	833**	308
Разброс по скорости, м/с	10	6	12
Среднее максимальное давление пороховых газов, МПа (кгс/см2)	56 (570)	256 (2591)	50 (515)
Разброс по максимальному давлению пороховых газов, МПа (кгс/см2)	7,9 (80)	8,6 (87)	9,6 (98)
Примечание: **Скорость пули для штатного нефлегматизированного пороха при аналогичных условиях испытаний составляет 760 м/с

Способ получения двухосновного артиллерийского, стрелкового и минометного пороха, включающий смешение нитратов целлюлозы, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости в воде с получением пороховой массы, отжим воды из пороховой массы, вальцевание при термической обработке пороховой массы с пластификацией нитратов целлюлозы нитроглицерином, формование пороховых элементов, отличающийся тем, что после отжима воды из пороховой массы в качестве дополнительного пластификатора добавляют водный 30-80%-ый раствор моноэтилового эфира диэтиленгликоля в количестве 44-133% к массе нитратов целлюлозы, а после формования пороховых элементов его удаляют экстракцией водой при температуре 20-60°С.