Спосіб виготовлення нітроцелюлозної основи консолідованих зарядів і консолідований метальний заряд на такій основі

1. Спосіб виготовлення нітроцелюлозної основи консолідованих зарядів, що включає нітрування тонковолокнистої целюлозної сировини до досягнення заданої концентрації азоту в напівфабрикаті нітроцелюлози, що має вигляд мокрої волокнистої маси; видалення залишків нітрувальної суміші, побічних низькомолекулярних продуктів нітрування, випадкових механічних домішок і надлишку вологи з волокнистої маси нітроцелюлози, здрібнювання волокон нітроцелюлози, введення, при необхідності, в масу нітроцелюлози щонайменше однієї модифікуючої добавки і передачу отриманої нітроцелюлозної основи як такої або після введення в неї щонайменше однієї модифікуючої добавки на виготовлення консолідованих зарядів, який відрізняється тим, що після видалення залишків нітрувальної суміші, побічних низькомолекулярних продуктів нітрування, випадкових механічних домішок і надлишку вологи волокнисту масу нітроцелюлози сушать до залишкової вологості, що достатня для безпечного здрібнювання, просушену волокнисту масу нітроцелюлози здрібнюють до одержання нітроцелюлозної основи консолідованих зарядів у вигляді полідисперсної суміші волокнистих частинок. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що волокнисту масу нітроцелюлози сушать перед здрібнюванням продуванням шару волокон повітрям при температурі від 50 до 70°С до залишкової вологості не більше 4 % по масі. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що волокнисту масу нітроцелюлози сушать перед здрібнюванням до залишкової вологості в інтервалі від 2 % до 4 % по масі. 2 (19) 1 3 74558 4 15. Заряд за п. 14, який відрізняється тим, що невому шарі з боку щонайменше бічної стінки іммобілізовані. зазначена плівка нітроцелюлози має наскрізні 14. Заряд за п. 13, який відрізняється тим, що пори. зазначені волокнисті частинки іммобілізовані тонкою плівкою нітроцелюлози. Винахід відноситься до технології виготовлення нітроцелюлозної основи консолідованих зарядів для переважно ствольних вогнепальних пристроїв (далі - СВП) типу мисливських рушниць, будівельно-монтажних пістолетів (зокрема, для забивання цвяхів, дюбелів і залізничних костилів тощо), засобів метання виробів із сигнальних або піротехнічних складів, спортивних гвинтівок і пістолетів довільних калібрів і до структури і фізико-хімічних властивостей консолідованих переважно метальних зарядів на такій основі. Загальновідомо, що метальні заряди для СВП є продуктами масового виробництва і споживання. Звичайно вони мають вигляд фіксованих по масі доз придатного зернистого нітроцелюлозного (переважно піроксилінового) пороху. Ці дози або заздалегідь засипані усередину гільз унітарних патронів, або можуть бути поставлені на ринок у стандартних упаковках, якщо споживачі самі споряджають патрони або якщо конструкція якогось СВП передбачає роздільне заряджання. Відповідно, метальні заряди повинні задовольняти комплексу систематично зростаючих важко сумісних вимог, з яких найважливіші: - якомога більша безпека виробництва, зберігання і застосування; - доступність для широкого кола споживачів; - якомога більша балістична ефективність, оцінювана (за інших рівних умов) по величині початкової швидкості польоту вистрілюваних тіл (дробу, куль, цвяхів або дюбелів, снарядів і т.п), що може бути розвинена при заданому максимально припустимому значенні тиску порохових газів у стволі конкретного СВП; - і якомога більша стабільність балістичних показників від пострілу до пострілу. Додатково можуть бути враховані хімічна стабільність метальних зарядів при тривалому збереженні споряджених такими зарядами боєприпасів і ступінь залежності балістичних характеристик від температури навколишнього середовища. Далі, технологія виготовлення зарядів повинна бути простою і безпечною для персоналу і довкілля і вимагати як можна менших витрат ресурсів. Вимоги до метальних зарядів і до методів їх виготовлення тісно взаємопов'язані. Однак досі лише їх роздільне виконання не є особливо важким. Так, давно детально розроблені і нині загальновідомі традиційні способи нітрування целюлози і масового виробництва сипучих порохів з пластифікованої нітроцелюлози. На кожній операції цих способів передбачені суворі заходи безпеки. Тому спонтанні вибухи напівфабрикатів або готових продуктів у виробництві, зберіганні і застосуванні можливі лише при порушенні стандартних режимів роботи [див., наприклад, частину II "Пороха и заряды" книги: Будников Μ.Α., Левкович H.A., Быстрое И.В. и др. «Взрывчатые вещества и пороха».- Москва: Гос. изд-во оборонной промышленности, 1955]. Далі, застосування целюлози різного походження (особливо, бавовняної і, іноді, деревної), регулювання ступеня її нітрації, застосування добре відомих фахівцям пластифікаторів, стабілізаторів (звичайно дифеніламіну), флегматизаторів, полум'ягасників та інших добавок дозволили створити широку номенклатуру зернистих нітроцелюлозних порохів. З урахуванням ступеня нітрації целюлози і типів пластифікаторів їх звичайно підрозділяють на піроксилінові, баліститні і кордитні [див. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - Москва: «Машиностроение», 1972, с.146-165 і, особливо, с.147-148]. Зокрема, піроксилінові порохи виготовляють з пластифікованої летучими розчинниками нітроцелюлози з вмістом азоту, як правило, більш 12%; балістити - з пластифікованих важко летючими або нелетючими розчинниками колоксилінів з вмістом азоту звичайно трохи менше 12%, а кордити - як з піроксилінів, так і з колоксилінів з застосуванням змішаних пластифікаторів. Однак гравіметрична маса зернистих сипучих нітроцелюлозних порохів, якими звичайно споряджають боєприпаси для СВП, знаходиться в інтервалі 0,6-0,9г/см3. Тому при обмеженому об'ємі гільз унітарних патронів звичайно не вдасться: по-перше, забезпечити таку енергоємність метальних зарядів, що при заданих значеннях робочого об'єму каналу ствола, максимального тиску порохових газів у ньому і маси вистрілюваного тіла або необхідної швидкості цього тіла в момент вильоту з зазначеного каналу дозволяла б впритул наблизитися до граничної для конкретного СВП величини балістичного коефіцієнта корисної дії, і по-друге, маніпулювати в широких межах густиною і - при заданому граничному об'ємі - масою метального заряду. Традиційний шлях ослаблення зазначених недоліків грунтується на використанні консолідованих зарядів. Для цього з зернистих нітроцелюлозних порохів пресують таблетки або брикети. Далі збирають необхідні по масі метальні заряди. Вони звичайно включають одну таблетку або 5 74558 6 один брикет, але іноді можуть включати кілька цей спосіб включає: таких однакових або різних за геометричною фо(1) нітрування тонковолокнистої целюлозної рмою і/або розмірами «елементів». сировини до досягнення заданої концентрації При цьому зусилля винахідників звичайно азоту в напівфабрикаті нітроцелюлози, що має спрямовані на пошук таких геометричних форм вигляд мокрої волокнистої маси, таблеток або брикетів, що, на їхню думку, повинні (2) промивання волокнистої маси нітроцелювраховувати особливості спорядження і викорислози гарячою водою для видалення залишків тання боєприпасів для СВП конкретних типів. нітрувальної суміші і побічних низькомолекулярНаприклад, з патенту №2260765, публ. них продуктів нітрування, 05.09.1975р. FR відомий метальний заряд у ви(3) здрібнювання промитої мокрої волокнисгляді таблетки з пресованого пластифікованого тої маси нітроцелюлози до одержання суспензії пороху. Така таблетка, за бажанням, може мати дисперсних частинок у водяному середовищі, вирізи, виїмки або наскрізні отвори. (4) остаточне промивання здрібненої нітроЗастосування таблеток полегшує спорядженцелюлози, ня боєприпасів, а варіювання форми таблеток (5) зневоднювання й очистку здрібненої нітдозволяє впливати на кінетику ініціювання горінроцелюлози від випадкових механічних домішок, ня і згоряння різних за масою консолідованих (6) за бажанням - модифікацію пороху увеметальних зарядів. денням придатного стабілізатора, зокрема дифеТакож відомий патент [US 3,911,825 публ. ніламіну, і/або придатного флегматизатора і/або 14.10.1975р.] у якому пресований із пластифікоіншої добавки; ваного пороху метальний заряд у вигляді осеси(7) гранулювання вихідної (після операції 5) метричного (наприклад, циліндричного або призабо модифікованої (після операції 6) здрібненої матичного) брикету з порожниною в середній нітроцелюлози до одержання зернистого пороху частині для укладки ініціювального заряду ВР. як нітроцелюлозної основи; При спорядженні боєприпасів щонайменше (8) передачу цієї основи на виготовлення двома такими брикетами незалежне ініціювання консолідованих зарядів з заданими масою і форгоріння кожного з них сприяє швидкому згорянню мою. всього складового метального заряду. Але навіть У цьому способі відсутні такі традиційні опепри використанні одинарних брикетів описаного рації, як пластифікація здрібненої нітроцелюлози типу не виключена детонація метального заряду спирто-ефірною сумішшю, екструзія, попереднє в патроннику або сполученій з ним частині каналу пров'ялювання і різання заготовок для одержання ствола СВП. зернистого пороху, остаточне пров'ялювання Більш свіжим прикладом може служити склачастинок пороху, їх сортування по розмірах, видовий метальний заряд. Він включає щонайменмочування у воді для екстракції залишків розчинше один пресований пороховий брикет і щонайника й остаточна сушка до заданої залишкової менше одну порцію насипного пороху [патент UA вологості. 37404 А публ. 15.05.2001]. Однак навіть спрощене і тому прискорене і Цей заряд розширює межі регулювання баліменш витратне щодо матеріальних і енергетичстичних характеристик боєприпасів для мисливних ресурсів перетворення волокнистої нітроцеської зброї. люлози в зернистий порох як основу консолідоОднак консолідовані елементи метальних заваних зарядів не приводить до помітного рядів або суцільні консолідовані заряди, що вигопідвищення вогне- і вибухобезпечності виробництовлені на зернистій нітроцелюлозній основі, як тва. Тому при порушенні стандартів безпечної це показано вище на кількох конкретних приклароботи можливе заподіяння шкоди персоналу і дах, лише зовні мають вигляд твердих монолітів довкіллю. з гладкою поверхнею. Усередині ж них на зламах З того ж патенту UA №21749 А відомий найабо розрізах ясно означені межі окремих порохоближчий до запропонованого консолідований вих зерен. Тому відразу після ініціювання горіння метальний заряд у вигляді щонайменше одного пресовані зі звичайного пороху метальні заряди брикету з заздалегідь заданою геометричною розпадаються на нерівні по розмірах частини формою і масою 0,2-2,0г. Брикет спресований з неправильної форми і далі на вихідні порохові отриманого описаним способом зернистого порозерна, що не виключає нестабільність горіння і ху і має середню густину в інтервалі 0,75-1,2г/см3. детонацію заряду в патроннику або сполученій з Тривалі експерименти з такими зарядами на ним частині каналу ствола СВП. зернистій нітроцелюлозній основі показали, що Спроби подолання цього недоліку звичайних вони після ініціювання не завжди горять рівноміконсолідованих зарядів, по наявним у нас даним, рно і нерідко розпадаються, передчасно перетдосі не увінчалися успіхом. ворюючись у газо-порохову суміш, яка може деНавіть найближчий до запропонованого спотонувати в патроннику або сполученій з ним сіб виготовлення нітроцелюлозної основи консочастині каналу ствола СВП. лідованих зарядів для СВП [патент UA 21749 А В основу винаходу покладена задача скоропубл. 20.01.1998р.] що був створений тими ж виченням кількості і зміною послідовності операцій нахідниками, передбачає, хоча і по спрощеній створити ще більш безпечний спосіб виготовленсхемі, одержання зернистого стабілізованого піня такої непластифікованої нітроцелюлозної осроксилінового пороху і його передачу на виготовнови, що дозволяла б пресувати з неї консолідолення консолідованих зарядів. З урахуванням вані переважно метальні заряди, які завжди загальновідомої технології одержання піроксиліну зберігали б цілісність при ініціюванні і в процесі 7 74558 8 горіння. спрощує і прискорює здрібнювання зазначеної Поставлена задача вирішена тим, що в споволокнистої маси. собі виготовлення нітроцелюлозної основи конТретя відмінність, додаткова до першої або солідованих зарядів, що включає: другої відмінності, полягає в тому, що волокнисту - нітрування тонковолокнистої целюлозної масу нітроцелюлози сушать перед здрібнювансировини до досягнення заданої концентрації ням до залишкової вологості не більш 2% по маазоту в напівфабрикаті нітроцелюлози, що має сі. Це істотно спрощує і прискорює, а нерідко вивид мокрої волокнистої маси, ключає досушку консолідованих зарядів із суміші - видалення залишків нітрувальної суміші, нітроцелюлозних волокон. побічних низькомолекулярних продуктів нітруЧетверта додаткова відмінність полягає в товання, випадкових механічних домішок і надлишму, що просушену волокнисту масу нітроцелюлоку вологи з зазначеної маси, здрібнювання волози здрібнюють до одержання полідисперсної сукон нітроцелюлози, міші волокнистих частинок, де щонайменше 95% - за бажанням, уведення в масу нітроцелюмаси суміші складають частинки, у яких віднолози щонайменше однієї модифікуючої добавки, і шення довжини L до максимального поперечного - передачу отриманої нітроцелюлозної оснорозміру d відповідає умові L/d 24. Ця суміш ви як такої або після введення в неї щонайменше створює стійку структуру типу «повсті» навіть при однієї модифікуючої добавки на виготовлення виготовленні консолідованих зарядів масою меконсолідованих зарядів, згідно з винаходом нше 1г. - після видалення залишків нітрувальної суПоставлена задача вирішена також тим, що міші, побічних низькомолекулярних продуктів консолідований метальний заряд у вигляді щонітрування, випадкових механічних домішок і найменше одного виготовленого на нітроцелюлонадлишку вологи волокнисту масу нітроцелюлози зній основі брикету з заданими геометричною сушать до залишкової вологості, що достатня для формою ι масою згідно з винаходом виготовлебезпечного здрібнювання, ний із суміші полідисперсних нітроцелюлозних - просушену волокнисту масу нітроцелюлози волокон ι має пористу «повстяну» структуру. Такі здрібнюють до одержання нітроцелюлозної оснозаряди після ініціювання горіння проникні для ви консолідованих зарядів у вигляді полідисперспорохових газів. Тому вони зберігають цілісність ної суміші волокнистих частинок під час горіння і практично нездатні до детонації - і цю суміш у вихідному вигляді або після в патроннику або сполученій з ним частині каналу введення в неї щонайменше однієї модифікуючої ствола СВП. добавки передають на виготовлення консолідоПерша додаткова відмінність полягає в тому, ваних зарядів. що щонайменше 95% маси зазначеної суміші З сказаного ясно, що в порівнянні з прототискладають волокнисті частинки, у яких відношенпом спосіб згідно з винаходом: ня довжини L до максимального поперечного - по-перше, істотно простіший, тому що дорозміру d відповідає умові L/d 24. При такому зволяє одержувати нітроцелюлозну основу конскладі суміші «повстяна» структура стійка навіть солідованих зарядів з непластифікованого волоу зарядах масою менше 1г. книстого напівфабрикату, Друга додаткова відмінність полягає в тому, - по-друге, внаслідок виключення пластифіщо зазначений заряд має середню густину в інкації нітроцелюлози летючими розчинниками істервалі 0,7-1,3г/см3. Це дозволяє в широких метотно більш продуктивний, економічний і менш жах регулювати швидкість горіння консолідованебезпечний як для персоналу, так і для довкілних зарядів у всьому їх об'ємі. ля, і, Третя додаткова відмінність полягає в тому, - по-третє, дозволяє одержувати консолідощо зазначений заряд має залишкову вологість не вані, особливо метальні, заряди у вигляді «повсбільш 2% по масі, що забезпечує стабільне горінтяних» таблеток або брикетів з наскрізною порисня заряду після ініціювання з мінімальною витратістю, які зберігають цілісність після ініціювання і тою ініціювального ВР. в процесі горіння і нездатні до детонації в патЧетверта додаткова відмінність полягає в тороннику або сполученій з ним частині каналу му, що зазначений заряд поряд з нітроцелюлозствола СВП. ною основою містить модифікатор, обраний з Спроможність полідисперсної суміші волокгрупи, що складається з стабілізаторів, флегманистих частинок непластифікованої нітроцелюлотизаторів, полум'ягасників, антиерозійних присази утворювати «повстяну» структуру при придатдок, енергетичних присадок ι довільного сполуних режимах пресування є нашим несподіваним чення щонайменше двох зазначених відкриттям, що може істотно змінити організацію модифікаторів Це дозволяє виготовляти консолівиробництва нітроцелюлозних ВР. довані заряди різного призначення. Перша додаткова відмінність полягає в тому, П'ята додаткова відмінність полягає в тому, що волокнисту масу нітроцелюлози перед здрібщо пористість заряду обрана в межах 5,6-57,0% нюванням сушать продуванням шару волокон об'єму заряду в цілому, а шоста, додаткова до повітрям при температурі від 50 до 70°С до зап'ятої відмінність - у тому, що пористість знахолишкової вологості не більш 4% по масі. Така диться в межах 19,4-57,0% зазначеного об'єму. сушка економічна і безпечна. Регулювання пористості особливо в зазначеному Друга додаткова відмінність полягає в тому, піддіапазоні, дозволяє в широких межах регулющо волокнисту масу нітроцелюлози сушать до вати швидкість горіння консолідованих зарядів у залишкової вологості в інтервалі 2-4% по масі. Це всьому їх об'ємі. 9 74558 10 Сьома додаткова відмінність полягає в тому, азоту в нітроцелюлозному напівфабрикаті, що що волокнисті частинки нітроцелюлози в припомає вигляд мокрої волокнистої маси, верхневому шарі щонайменше з боку бічної стін(б) видалення залишків нітрувальної суміші, ки іммобілізовані. Це тим ефективніше запобігає побічних низькомолекулярних продуктів нітрурозпушенню приповерхневого шару ι можливому вання, випадкових механічних домішок ι надлишопаданню волокнистих частинок при трясці, що ку вологи з зазначеної волокнистої маси, зв'язана, наприклад, з транспортуванням боє(в) сушку очищеної ι частково зневодненої припасів, чим вище пористість ι більше маса меволокнистої маси до залишкової вологості, що тальних зарядів згідно з винаходом. достатня для безпечного здрібнювання волокон Восьма додаткова відмінність полягає в тому, нітроцелюлози, що зазначені волокнисті частинки іммобілізовані (г) здрібнювання просушеної волокнистої матонкою плівкою нітроцелюлози, що не перешкоси нітроцелюлози (див Фіг.1) до одержання нітджає ефективному згорянню зарядів у цілому. роцелюлозної основи консолідованих зарядів у І, нарешті, дев'ята додаткова відмінність повигляді сипучої полідисперсної суміші досить лягає в тому, що зазначена плівка нітроцелюлози звитих волокнистих частинок (див Фіг.2), має наскрізні пори, що поряд з підвищенням ме(д) за бажанням, введення в зазначену нітроханічної міцності зарядів забезпечує вільне процелюлозну основу щонайменше однієї модифіникнення запалювального імпульсу у глиб порискуючої добавки ι тої маси заряду безпосередньо після ініціювання (е) передачу зазначеної нітроцелюлозної осгоріння. нови як такої або після введення в неї щонаймеДо опису прикладені наступні ілюстрації: нше однієї модифікуючої добавки на виготовленФіг.1 - мікрофотографія зі збільшенням 130х ня консолідованих зарядів. вихідної (не здрібненої) волокнистої нітроцелюЦі операції звичайно виконують таким чином. лозної основи зарядів; На операції (а) тонковолокнистою целюлозФіг.2 - мікрофотографія зі збільшенням 130х ною сировиною, як правило, слугує ретельно здрібненої волокнистої нітроцелюлозної основи очищена від механічних домішок бавовна. Однак зарядів; фахівцю зрозуміло, що при гострій потребі в сиФіг.3 - мікрофотографія зі збільшенням 130х ровині замість бавовни можна використовувати зрізу виготовленого з волокнистої нітроцелюлозвисокоякісну деревну целюлозу у вихідному виної основи консолідованого заряду циліндричної гляді ι навіть у вигляді розпушеного високоякісноформи (зліва насподі в «віконці» - фото заряду з го паперу. позначенням місця зрізу); Вміст азоту в сухій масі нітроцелюлози може х Фіг.4 - мікрофотографія зі збільшенням 90 складати від 11,0 до 14,1% - у нітроцелюлозній поверхні розламу заряду з Фіг.3 (зліва насподі в основі зарядів будь-яких видів, а переважно від «віконці» - фото заряду з указівкою місця розла11,5 до 12% - для колоксилінів, від 13,0 до 13,5% му); - для піроксиліну №1 і від 12,05 до 12,4% - для Фіг.5 - послідовний ряд фотографій зі збільпіроксиліну №2. Нітрування ведуть до досягнення шенням 3х консолідованих зарядів із волокнистих такого вмісту азоту в нітроцелюлозі, який обрано нітроцелюлозних частинок, а саме: (1) - вихідного в бажаному інтервалі. Доцільно одержувати нітзаряду; (2) - заряду, що був загашений безпосероцелюлозу з різним вмістом азоту для наступноредньо після ініціювання горіння; (3) і (4) - заряго змішування при виготовленні зарядів з різними дів, що були загашені на проміжних етапах горінбалістичними властивостями. ня, та (5) - заряду, що був загашений наприкінці Нітрування проводять з застосуванням добре горіння; відомих фахівцям складів нітрувальних сумішей, Фіг.6 - мікрофотографія зі збільшенням 130х модулів ванни, температури і часу. Так, у масі поверхні частково згорілого заряду (3) з Фіг.5, де вихідних нітрувальних сумішей, звичайно присутстрілками показані деякі глибокі кратери (справа ні від 20,5 до 21,5% азотної кислоти і від 63,0 до насподі в «віконці» - фото частково згорілого за68,9% сірчаної кислоти і не більш 16,5% води. ряду). Модуль ванни, тобто відношення маси кислотної Далі суть винаходу пояснюється: нітрувальної суміші, до маси целюлози, вибира- описом у загальному вигляді способу вигоють в інтервалі від 45 до 50 для бавовняної і від товлення нітроцелюлозної основи консолідова33 до 38 для деревної целюлози. Температуру них зарядів і практичних рекомендацій по його звичайно задають у межах від 25 до 30°С при здійсненню, одержанні піроксилінів з вмістом азоту в сухому - описом способу виготовлення консолідовапродукті більш 13% по масі й у межах від 35 до них зарядів на зазначеній основі, 40°С при одержанні піроксилінів і колоксилінів з - прикладами використання зазначеної основмістом азоту 12-13% по масі. ви в консолідованих метальних зарядах переваНа операції (б) звичайно застосовують станжно для мисливської зброї і дартне устаткування типу апаратів для проми- результатами порівняльних іспитів нових і вання, центрифуг і магнітних сепараторів і загавідомих метальних зарядів. льновідомі фахівцям режими багатократного У загальному вигляді спосіб виготовлення нігарячого промивання з виварюванням волокнистроцелюлозної основи консолідованих зарядів тої маси, її віджимання до залишкової вологості передбачає: не більш 32% і очистки від можливих механічних (а) нітрування тонковолокнистої целюлозної домішок. сировини до досягнення заданої концентрації На операції (в) волокнисту масу нітроцелю 11 74558 12 лози звичайно сушать продуванням шару волорозчині. Досушка не потрібна після введення тонкон, що покладені на пористу, наприклад, полоткодисперсних сухих антиерозійних присадок. няну підкладку, повітрям з температурою в інтерНа операції (е) нітроцелюлозну основу звивалі від 50 до 70°С. Швидкість продування чайно упаковують у герметичну тару для триваповинна бути такою, щоб виключити винесення лого збереження і/або перевезення, або безповисушених волокнистих частинок струмом повітсередньо передають на формування зарядів. ря. Сушку припиняють при досягненні залишкової Перед цією операцією будь-яким придатним сповологості не більш 4%, переважно в інтервалі від собом, наприклад, обережним висушуванням під 2% до 4% і найбільше бажано - не більш 2% по вакуумом до постійної маси, може бути визначемасі. на залишкова вологість зазначеної основи, а На операції (г) просушену волокнисту масу отримані дані наведені на тарі або в супровідних нітроцелюлози здрібнюють, як правило протидокументах. ранням через сито з максимальним поперечниДалі фактичне значення залишкової вологоском отворів не більш 2мм до одержання полідисті повинно бути використане при підготуванні персної сипучої суміші волокнистих частинок. нітроцелюлозної основи до переробки в консоліПереважно, щоб щонайменше 95% маси цієї судовані заряди. Особливо важливо враховувати міші складали частинки, у яких відношення довцей показник у розрахунках доз такої основи для жини L до максимального поперечного розміру d забезпечення необхідної маси зарядів і для оцінки потреби в їх досушуванні після пресування. відповідає умові L/d 24. Цій умові відповідає Якщо ж виготовлювач непластифікованої вотака суміш здрібнених нітроцелюлозних волокон, локнистої нітроцелюлозної основи не зазначив її у якої елементарні волокна мають поперечник, залишкову вологість, то перед дозуванням зазнаблизький до середнього значення 0,05мм, і довченої основи цей показник визначає виробник жину, середнє значення якої не перевищує зарядів. 1,2мм. Перед виготовленням нестандартних зарядів Ступінь здрібнювання можна перевіряти анаабо боєприпасів балістики, використовуючи доблізом проб під мікроскопом. Однак на практиці ре відомі їм методи, у залежності від конкретного бажано застосовувати «тест на осідання». Для призначення і необхідної потужності боєприпасів і цього пробу сухого здрібненого нітроцелюлозного припустимих габаритів і форми консолідованих волокна масою 10г вносять у стандартну циліндзарядів визначають конкретні значення маси, ричну мірну склянку ємністю 500мл, що має внутгабарити, форму і густину зарядів і припустимі рішній діаметр біля 47мм і шкалу з поділками в відхилення від таких значень. Зрозуміло, що ремілілітрах на бічній стінці. Пробу заливають зультати таких розрахунків звичайно коректують 250мл дистильованої води, ретельно збовтують, після вогневих іспитів пробної партії боєприпасів. отриману суспензію відстоюють протягом 1-ієї Для виготовлення консолідованих зарядів із години при кімнатній температурі і по шкалі визастосуванням зазначеної основи застосовують, значають межу поділу води й осаду. Така межа як правило, багатогніздові прес-форми. Однак звичайно розташована на рівні 85-90мл для осанезалежно від кількості гнізд прес-форми звичайду не здрібненої волокнистої маси нітроцелюлози но оснащені матрицями з наскрізними отворами, ι не більш 62мл для осаду волокон, що відповіпарами зустрічно орієнтованих пуансонів для дають умові L/d 24. кожного отвору й обмежниками переміщення пуНа операції (д), яку проводять, коли до заряансонів. Такі обмежники практично виключають дів пред'являють додаткові вимоги, у нітроцелюперепресування консолідованих зарядів і забезлозну основу може бути введений щонайменше печують стабільність їх осьового габариту. один узятий у придатній кількості модифікатор, Ємність гнізд для формування задають з що обраний із групи, яка складається з: урахуванням гравіметричної маси, залишкової - стабілізаторів (звичайно дифеніламіну, або вологості і розміру доз нітроцелюлозної основи, а похідних сечовини, у якій атоми водню заміщені залишковий зазор між пуансонами при завертільки етильними або метильними ι етильними шенні пресування визначають з урахуванням групами), флегматизаторів (як правило, камфозаданої балістиками маси і густини зарядів. ри), Пуансони й отвори в матрицях звичайно ма- полум'ягасників (звичайно солей калію), ють круглі поперечні перетини. Однак не виклю- антиерозійних присадок (звичайно диоксиду чені й інші (як осесиметричні, так і не симетричні) титана, свинцевого сурику, динітротолуола, дибуформи·поперечних перетинів, що, за необхідністилфталата, або їх довільних комбінацій), тю, можуть бути обрані конструкторами боєпри- енергетичних присадок (типу гексогену, окпасів залежно від конкретного призначення СВП. тогену або їх комбінацій) ι довільної комбінації Для безпечного пресування консолідованих щонайменше двох зазначених модифікаторів. зарядів середня швидкість Vcп (мм/с) зближення Коли якийсь модифікатор вводять у вигляді пуансонів калібром dп звичайно задовольняє розчину, нітроцелюлозну основу передають на 4 2 умові Vcп 10 /dп . виготовлення зарядів після додаткової сушки Фахівцю зрозуміло, що для пуансонів з круг(переважно при слабкому струмі повітря, що має лим поперечним перетином калібр dп дорівнює температуру біля 30°С, до залишкового вмісту діаметру, а для некруглих пуансонів калібр вилетючих розчинників не більш 6%, а переважно значають за принципом гідравлічної аналогії з не більш 5% по масі). Так, наприклад, роблять відповідними круглими пуансонами. після введення дифеніламіну або камфори в Також зрозуміло, що безпосередньо після заспиртовому розчині або солей калію у водяному 13 74558 14 сипання в гнізда прес-форм зважених або відмікороткочасної досушки, утворюють досить міцну рених по об'єму доз непластифікованої волокнисплівку, що охороняє пухкі заряди від опадання і тої нітроцелюлозної основи швидкість зближення зміни їх балістичних властивостей. пуансонів може дорівнювати або щонайменше Для стабільного горіння після ініціювання з наближуватись до розрахункового максимуму, а мінімальною витратою що ініціює ВР бажано, далі цю швидкість звичайно зменшують. Відзнащоб залишкова вологість готових зарядів не печене уповільнення зближення пуансонів у міру ревищувала 2% по масі. ущільнення зарядів повинно бути тим помітніше, Природно, що готові заряди поряд з нітроцечим більше маса й осьовий габарит заряду, що люлозною основою можуть містити модифікатор, пресується. обраний із докладно описаної вище групи, що Залежно від залишкової вологості використаскладається зі стабілізаторів, флегматизаторів, ної нітроцелюлозної основи готові заряди або полум'ягасників, антиерозійних присадок, енергедосушують, або безпосередньо передають на тичних присадок і довільного сполучення щонайупаковку в герметичну тару для перевезення менше двох зазначених модифікаторів. Для виі/або збереження або на спорядження боєприпабору конкретних модифікаторів можуть бути сів. використані відомі балістикам правила, застосоГотові заряди (див Фіг.3) мають пористу струвувані при модифікації звичайних зернистих поктуру «повстяного» типу, що виникає внаслідок рохів. переплетення звитих елементарних волокон (див Припустимий інтервал пористості готових заФіг.4). "Повсть» створюється тим надійніше, чим рядів складає від 5,6 до 57,0% їх загального більшу частку в полідисперсній суміші вихідних об'єму, однак бажано, щоб пористість знаходиланітроцелюлозних волокон складають частинки, у ся в межах від 19,4 до 57,0% загального об'єму. яких відношення довжини L до максимального Слід мати на увазі, що конкретні значення пористості можуть бути визначені відомими фахіпоперечного розміру d відповідає умові L/d 24. вцям методами з урахуванням: Тому дуже бажано, щоб ця частка була не менше - вмісту азоту в сухій нітроцелюлозі, 95% по масі. - залишкового вмісту вологи в нітроцелюлозДоцільно, щоб середня густина готових конних волокнах, солідованих зарядів була не менше 0,7г/см3, тому - густини і концентрації використовуваних що при меншій густині вони можуть розсипатися модифікаторів (із яких у метальних зарядах з до спорядження боєприпасів, і не більш 1,3г/см3, терміном зберігання більш року нерідко використому що при більшій густині горіння нітроцелюлотовують тільки дифеніламін) і зної «повсті» після ініціювання може стати хитли- фактичної густини консолідованих зарядів. вим. Однак ці межі кращі, але не обов'язкові. ДійМінімум пористості 5,6% характеризує консосно: лідовані заряди, що виготовлені пресуванням «до при суворому дотриманні вище зазначеної упора» із чистої сухої нітроцелюлози, що містить умови L/d 24 «повстяна» структура може бути 11% азоту по масі. Для аналогічних зарядів із отримана навіть при густині готових консолідованітроцелюлози, що містить 14,1% азоту по масі, них зарядів дещо менше 0,7г/см3, що прийнятно мінімум пористості складе 6,5%. при виготовленні пухких метальних зарядів для Максимум пористості 57,0% характеризує великокаліберної мисливської зброї або монтажконсолідовані заряди, що виготовлені пресуванних пістолетів і перфораторів, а густина зарядів ням чистої сухої нітроцелюлози з концентрацією малої (біля 0,2г) маси (при зберіганні наскрізних азоту 14,1% по масі до фактичної густини пір, необхідних для стійкого горіння у всьому 0,7г/см3. об'ємі) може бути близька до гранично досяжної 3 Описані консолідовані заряди, що позначапри пресуванні величини 1,56г/см . ються далі NL, можуть бути використані для споФактичну густину зарядів можна визначити їх рядження боєприпасів як самі по собі, так і в спозважуванням, розрахунком об'ємів по стандартлученні зі звичайними сипучими порохами. При них математичних формулах (після виміру лінійцьому готові заряди можуть включати як одиничні них розмірів за допомогою придатних засобів) і консолідовані частини з однаковими формою, діленням маси на об'єм. розмірами і густиною, так і декілька таких частин Слід зазначити, що у випадках, коли метальні з однаковими або різними формою, розмірами і заряди в складі споряджених боєприпасів підлягустиною. Комбіновані метальні заряди дозволягають тривалому зберіганню і/або транспортують у широких межах регулювати такі балістичні ванню, доцільно, щоб волокнисті частинки нітропоказники, як максимальний тиск порохових газів целюлози в приповерхневому шарі щонайменше у каналі ствола СВП і початкова швидкість виз боку бічної стінки були іммобілізовані. Для цьострілюваних тіл, і тим самим впливати на ефекго досить покрити заряди тонкою плівкою нітротивність пострілу. целюлози, що може мати наскрізні пори. Ці можливості продемонстровані прикладами Таку плівку неважко нанести, наприклад, наіспитів різних зарядів для гладкоствольного миспилюванням розчину нітроцелюлози в придатноливської рушниці 12-го калібру (див. таб.1, де му летючому розчиннику, зокрема, ацетоні або дані про тиск у каналі ствола в «МПа» розрахорозпиленням такого розчинника над поверхнею вані на основі даних у «Psi» з експериментальспресованого метального заряду, що приведе до ним коефіцієнтом 0,115, визначеним за допомочасткового розчинення нітроцелюлози. Як у пергою крешерного приладу). шому, так і в другому варіанті волокнисті частинки в приповерхневому шарі злипаються і, після 15 74558 16 Таблиця 1 Приклади використання непластифікованої волокнистої нітроцелюлозної основи в метальних зарядах для мисливської рушниці 12-го калібру Загальна Приклади маса заряду, г Маса насипної частини, г 1 1 2 3 2 1,3 1,3 1,3 3 0 0 0,4 4 5 6 1,4 1,4 1,4 0 1,2 1,0 7 1,4 0,2 8 1,4 1,4 Характеристики частини заряду на волокнистій нітроцелюлозній основі Тип Маса, Густина, Кількість, основи г г/см3 шт 4 5 6 7 NL16,5 1,3 0,7 1 NL16,5 1,3 0,9 1 NL16,5 0,5 0,9 1 NL16,5 0,2 1,1 1 NL16,5 0,2 1,3 1 NL16,5 1,4 0,7 1 NL8,0 0,2 1,2 1 NL8,0 0,2 1,1 1 NL8,0 0,2 1,3 1 NL8,0 0,4 0,7 1 NL8,0 0,4 1,0 1 NL8,0 0,4 1,3 1 немає 0 0 Помічені знаком NL частини указаних у таблиці 1 метальних зарядів діаметром 16,5 і 8,0мм були виготовлені з піроксилінової волокнистої нітроцелюлозної основи з вмістом азоту 12,8%, вмістом дифеніламіну біля 1% і загальним залишковим вмістом летючих інгредієнтів (води і етанолу, використаного при введенні дифеніламіну) до 1,9% по масі. Патрони були споряджені на стандартному устаткуванні з використанням оснащених капсулями пластмасових гільз і пижів-контейнерів фірми «Вінчестер», свинцевого дробу №3 діаметром 3,5мм і масою 28,5г на один патрон і стандартного бездимного пороху для мисливських рушниць «Вінчестер». Споряджені патрони були загорнені за схемою 8-променевої зірочки. Зазначені в таблиці 1 (і наведені далі) балістичні показники були визначені з застосуванням доступної на ринку установки Personal Ballistics Lab EHLER Model 43, що має жорсткий фіксатор СВП, що застосовують в експериментах; щонайменше один тензометричний датчик, який жорстко закріплюють на зовнішній стороні ствола в зоні патронника СВП і який підключають до блока програмних розрахунків для визначення тиску порохових газів у каналі ствола; звичайно три оптичних датчики типу «небесний екран», які послідовно встановлюють на одній лінії за дуловим зрізом СВП на фіксованих відстанях один від другого і також підключають до блока програмних розрахунків для визначення початкової швидкості вистрілюваних тіл; засіб друкування індивідуальних протоколів іспитів для кожного пострілу і статистичної обробки Балістичні показники Тиск, МПа/Psi 8 60,3/523 45,8/397 33,6/291 Швидкість, (M/c)/fps 9 386/1267 353/1158 340/1117 81,6/707 29,8/258 37,3/323 461/1512 354/1163 358/1175 93,8/813 423/1389 37,8/328 341/1118 результатів серій (звичайно до 10-и) пострілів. У таблиці 1 приведені середньоарифметичні результати вогневих іспитів для серій з 10 пострілів. Як видно з таблиці 1: усі варіанти компонування метальних зарядів із застосуванням NL частин працездатні і можливо досягнення однакової з варіантом звичайного спорядження початкової швидкості дробового снаряда при істотно меншому значенні максимального тиску порохових газів у стволі (приклад 3 у порівнянні з прикладом 8) або, навпаки, деякого збільшення початкової швидкості дробового снаряда при такому ж тиску газів, як у штатному варіанті (приклад 6 у порівнянні з прикладом 8). Наведені приклади показують, що використання NL-частин корисно з погляду балістичної ефективності при виробництві дробових патронів у мисливському, спортивному і посиленому (магнум) варіантах. Досвід показує, що чим вище припустимий рівень тиску газів у каналі ствола, тим легше за допомогою NL-частин збільшити початкову швидкість снаряда в порівнянні зі звичайним варіантом спорядження. Тому для практичного застосування NL-частин найперспективніші, як правило, спортивні і посилені (магнум) варіанти патронів для гладкоствольних і спортивні й мисливські патрони для нарізних СВП. Сказане підтверджують дані, отримані шляхом вогневих випробувань патронів 12/70мм типа «Hanter», «Sport» и «Magnum», споряджених дробом (маса 32г) й метальними зарядами типа NL, в порівнянні з довідковими даними для аналогічних патронів ведучих світових фірм (див. таб.2). 17 74558 18 Таблиця 2 Порівняльні дані щодо балістичної ефективності Фірма-виробник, марка й призначення патрона Dynamit Nobel, Rottweil (RWS) RTL 12L "Premier" Remin gton PR 12S MAG "Premier Magnum" NL Magnum NL Sport NL Hunter Фахівцям зрозуміло, що наведені приклади здійснення винаходу ніяким чином не вичерпують можливості інших реалізацій винахідницького задуму відповідно до незалежних пунктів формули винаходу. Так, очевидно, що полідисперсна суміш волокнистих частинок нітроцелюлози може служити «повстяною» основою не тільки консолідованих метальних зарядів для довільних СВП, але й аналогічною основою консолідованих сигнальних зарядів і піротехнічних виробів, які звичайно виготовляють з застосуванням класичних димних порохів. Також очевидно, що геометричні форми, розміри і маса консолідованих метальних зарядів для різних СВП можуть істотно відрізнятися від тих Тис, МПа 72,6 72,6 103,0 88,3 67,2 51,4 Швидкість, м/с V2,5=400 V3ft=349 V3ft=384 V3ft=469 V3ft=454 V3ft=385 форм, розмірів і маси, які зазначені в наведених вище конкретних прикладах і що для проектування і виготовлення таких зарядів досить знань середнього фахівця в галузі балістики. Винахід промислово придатний, оскільки може бути реалізований на існуючих виробництвах нітроцелюлозних ВР з одержанням таких консолідованих зарядів довільної маси і форми, що мають пористу повстяну структуру і принципово не можуть детонувати в патроннику або сполученій з ним частині каналу ствола СВП. Дійсно, на фігурах 5 і 6 ясно видно, що консолідовані заряди згідно з винаходом здатні рівномірно горіти з усіх боків і згоряти без розпаду. 19 74558 20 21 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 74558 Підписне 22 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601