RU2746078C1 - Dual spherical powder for 12.7 mm cartridge with armor-piercing incendiary bullet - Google Patents

Abstract

FIELD: gunpowder.SUBSTANCE: invention relates to the field of production of spherical gunpowders for small arms. Dibasic spherical gunpowder for a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet includes cellulose nitrates containing nitric oxide, diphenylamine, centralite I, dinitrotoluene, ethyl acetate, moisture and bound graphite. Additionally, the gunpowder contains nitroglycerin and centralite II with the following ratio of components, wt%: nitroglycerin 10.5-12.5; centralite I and II, in total 3.0-5.5; dinitrotoluene 1.5-2.5; diphenylamine 0.5-1.0; ethyl acetate 0.1-0.5; bound graphite 0.1-0.3; moisture 0.2-0.4; cellulose nitrates with a nitrogen oxide content of 210.0-214.0 ml NO/g - the rest. Gunpowder has a bulk density of not less than 0.95 g/cm3with the following mass ratio of fractions,%: 0.7-1.25 mm - not less than 80, more than 1.25 mm and less than 0.7 mm, in total - not more than 20.EFFECT: required ballistic characteristics are provided: the average speed of the bullet is not less than 810 m / s, the maximum pressure of the powder gases, the average, is not more than 316.3 MPa (3100 kgf/cm), the spread of the speed of the bullet in a series of 10 shots is not more than 40 m per sec.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.The invention relates to the field of obtaining spherical propellants (SPP) for small arms.

Известны пороха для стрелкового оружия, содержащие в своем составе компоненты различного функционального назначения: пироксилин, нитроэфиры, централиты, дифениламин, модификаторы горения, энергетические наполнители и др., например (патент РФ №2421432 от 20.06.2011; патент РФ №2633920 от 19.10.2017; патент РФ №2561082 от 28.07.2015; патент РФ №2382021 от 20.02.2010).Known gunpowder for small arms containing components of various functional purposes: pyroxylin, nitroesters, centralites, diphenylamine, combustion modifiers, energetic fillers, etc., for example (RF patent No. 2421432 dated 20.06.2011; RF patent No. 2633920 dated 19.10. 2017; RF patent No. 2561082 dated July 28, 2015; RF patent No. 2382021 dated February 20, 2010).

Недостатками известных аналогов являются низкая насыпная плотность, не обеспечивающая вместимость метательного заряда (МЗ) в гильзу патрона, неудовлетворительные баллистические характеристики по скорости пули или повышенного давления пороховых газов.The disadvantages of the known analogs are low bulk density, which does not provide the capacity of the propellant charge (MH) in the cartridge case, unsatisfactory ballistic characteristics in terms of bullet velocity or increased pressure of propellant gases.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является сферический пироксилиновый порох для 7,62 мм спортивно-винтовочного патрона, включающий нитроцеллюлозу, динитротолуол, дифениламин, графит, этилацетат, этилацетат и влагу, отличающийся тем, что сферический порох дополнительно содержит централит I, а нитроцеллюлоза содержит оксид азота 213,0-214,0 мл NO/г при следующем соотношении компонентов, мас. % (патент РФ №2452722 от 10.06.2012):The closest technical solution in terms of a set of essential features is a spherical pyroxylin powder for a 7.62 mm sporting rifle cartridge, including nitrocellulose, dinitrotoluene, diphenylamine, graphite, ethyl acetate, ethyl acetate and moisture, characterized in that the spherical powder additionally contains centralite I, and nitrocellulose contains nitrogen oxide 213.0-214.0 ml NO / g with the following ratio of components, wt. % (RF patent No. 2452722 dated 06/10/2012):

централит Icentralite I 3,0-6,03.0-6.0 динитротолуолdinitrotoluene 3,0-4,53.0-4.5 дифениламинdiphenylamine 0,4-0,80.4-0.8 этилацетатethyl acetate 0,3-1,20.3-1.2 влагаmoisture 0,3-0,90.3-0.9 нитроцеллюлоза с содержанием оксидаnitrocellulose with oxide content азота 213,0-214,0 мл NO/гnitrogen 213.0-214.0 ml NO / g остальноеrest

Данное изобретение принято нами за прототип.We took this invention as a prototype.

Оценочные испытания показали, что недостатком прототипа, который представляет собой порох, флегматизированный централитом I (Ц1) и динитротолуолом (ДНТ) в количестве до 10,5 мас.%, являются неудовлетворительными баллистические характеристики МЗ в 12,7 мм патроне с бронебойно-зажигательной пулей массой 48 г из-за низкой теплоты сгорания флегматизированного пороха и смещения фракционного состава гранул в сторону мелкой фракции (0,4-0,7 мм ~80%).Evaluation tests have shown that the disadvantage of the prototype, which is gunpowder, phlegmatized with centralite I (Ts1) and dinitrotoluene (DNT) in an amount of up to 10.5 wt.%, Are unsatisfactory ballistic characteristics of the MZ in a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet weighing 48 g due to the low heat of combustion of phlegmatized powder and the displacement of the fractional composition of the granules towards the fine fraction (0.4-0.7 mm ~ 80%).

В связи с этим целью заявляемого технического решения является обеспечение требуемых баллистических харакеристик: средняя скорость полета пули не менее 810 м/с, максимальное давление пороховых газов, среднее, не более 316, 3 мПа (3100 кгс/см), разброс скорости полета пули в серии из 10 выстрелов не более 40 м/с.In this regard, the aim of the proposed technical solution is to ensure the required ballistic characteristics: the average speed of the bullet is at least 810 m / s, the maximum pressure of the powder gases, average, no more than 316, 3 MPa (3100 kgf / cm), the spread of the speed of the bullet in series of 10 shots no more than 40 m / s.

Поставленная цель достигается тем, что двухосновный сферический порох для 12,7 мм патрона с бронебойно-зажигательной пулей, включающий нитраты целлюлозы с содержанием оксида азота (пироксилин №1), дифениламин, централит I, динитротолуол, этилацетат, влагу и связанный графит, при этом он дополнительно содержит нитроглицерин и централит II при следующем соотношении компонентов, масс. %:This goal is achieved by the fact that two-base spherical powder for a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet, including cellulose nitrates with a content of nitric oxide (pyroxylin No. 1), diphenylamine, centralite I, dinitrotoluene, ethyl acetate, moisture and bound graphite, while it additionally contains nitroglycerin and centralite II with the following ratio of components, wt. %:

нитроглицеринnitroglycerine 10,5-12,510.5-12.5 централит I и II, суммарноcentralite I and II, total 3,0-5,53.0-5.5 динитротолуолdinitrotoluene 1,5-2,51.5-2.5 дифениламинdiphenylamine 0,5-1,00.5-1.0 этилацетатethyl acetate 0,1-0,50.1-0.5 связанный графитbonded graphite 0,1-0,30.1-0.3 влагаmoisture 0,2-0,40.2-0.4 нитраты целлюлозы с содержаниемcellulose nitrates containing

оксидаoxide азота 212,0-214,0 мл NO/г nitrogen 212.0-214.0 ml NO / g остальноеrest

и имеет насыпную плотность не менее 0,95 г/см³ при следующем массовом соотношении фракций, %:and has a bulk density of at least 0.95 g / cm ³ with the following mass ratio of fractions,%:

0,7-1,25 мм - не менее 80,0.7-1.25 mm - not less than 80,

более 1,25 мм и менее 0,7 мм, суммарно - не более 20.more than 1.25 mm and less than 0.7 mm, in total - no more than 20.

Проведенными авторами исследованиями установлено, что ввод энергоемкого пластификатора - нитроглицерина (НГ) - не только повышает потенциал пороха до 4523,0 кДж/кг вместо 3449,7 кДж/кг, но обеспечивает получение более крупнодисперсного пороха с требуемой плотностью при одновременном снижении остаточного растворителя (этилацетата) до значения не более 0,5 мас.%. Уменьшение содержания НГ в порохе менее 10,5 мас.% снижает потенциал пороха, а, следовательно, ухудшает баллистические характеристики. Увеличение содержания НГ более 16,0 мас.% нежелательно ввиду низкой стабильности диффузионной зоны в процессе хранения и возможной дальнейшей диффузии флегматизатора вглубь гранулы.The studies carried out by the authors have established that the introduction of an energy-intensive plasticizer - nitroglycerin (NG) - not only increases the potential of the powder to 4523.0 kJ / kg instead of 3449.7 kJ / kg, but ensures the production of coarser powder with the required density while simultaneously reducing the residual solvent ( ethyl acetate) to a value of not more than 0.5 wt.%. A decrease in the NG content in the propellant less than 10.5 wt.% Reduces the potential of the propellant, and, consequently, worsens the ballistic characteristics. An increase in the NG content of more than 16.0 wt% is undesirable due to the low stability of the diffusion zone during storage and the possible further diffusion of the phlegmatizer into the granule.

ДНТ и централит I являются флегматизаторами СФП, их общий ввод не превышает 8 мас.%. Уменьшение содержания ДНТ менее 1,5 мас.% и централита I менее 3,0% увеличивает дегрессивность горения МЗ, что приводит к увеличению давления пороховых газов в канале ствола пулемета. Увеличение содержаний ДНТ более 2,5 мас.% и централита I более 5,5 мас.% повышает массу порохового заряда в результате снижения скорости полета пули, вплоть до значения ниже нижнего предела скорости.DNT and centralite I are SPP phlegmatizers, their total input does not exceed 8 wt%. A decrease in the content of DNT less than 1.5 wt.% And centralite I less than 3.0% increases the degressiveness of the combustion of the MH, which leads to an increase in the pressure of the powder gases in the bore of the machine gun. An increase in the content of DNT over 2.5 wt.% And centralite I over 5.5 wt.% Increases the mass of the powder charge as a result of a decrease in the speed of the bullet, down to a value below the lower speed limit.

Дифениламин (ДФА) и централит II (0,2-0,6 мас.%) применяются в качестве стабилизаторов химической стойкости нитратов целлюлозы и НГ соответственно. Уменьшение ДФА менее 0,5 мас. % и централита II менее 0,2 мас.% приводит к снижению химической стойкости пороха и их увеличение более 0,8 мас.% и более 0,6 мас.% соответственно снижает удельную теплоту сгорания, поскольку они являются инертными компонентами.Diphenylamine (DPA) and centralite II (0.2-0.6 wt.%) Are used as stabilizers of the chemical resistance of cellulose nitrates and NG, respectively. The decrease in DPA is less than 0.5 wt. % and centralite II less than 0.2 wt.% leads to a decrease in the chemical resistance of the powder and their increase to more than 0.8 wt.% and more than 0.6 wt.%, respectively, reduces the specific heat of combustion, since they are inert components.

Чтобы обеспечить необходимую вместимость МЗ из крупнодисперсного пороха в гильзу патрона, насыпная плотность пороха должна быть не менее 0,95 г/см³. В противном случае требуемая скорость полета пули не будет достигнута по двум причинам: низкая масса МЗ, превышение давления пороховых газов относительно нормируемого.To ensure the required capacity of the MP from coarse powder into the cartridge case, the bulk density of the powder must be at least 0.95 g / cm ³ . Otherwise, the required bullet flight speed will not be achieved for two reasons: low mass of the MH, excess of the pressure of the powder gases relative to the normalized one.

Содержание целевой фракции пороха 0,7-1,25 мм должно быть не менее 80%. Увеличение содержания крупной фракции более 20 мас.% приводит к снижению насыпной плотности пороха и соответственно к плотности заряжания МЗ. А увеличение массы мелкой фракции пороха более 20 мас.% - к повышению давления пороховых газов при горении МЗ.The content of the target powder fraction 0.7-1.25 mm must be at least 80%. An increase in the content of the coarse fraction of more than 20 wt% leads to a decrease in the bulk density of the powder and, accordingly, to the loading density of the MM. And an increase in the mass of the fine powder fraction of more than 20 wt% - to an increase in the pressure of the powder gases during the combustion of the MH.

Физико-химические и баллистические характеристики разработанного двухосновного СФП для 12,7 мм патрона с бронебойно-зажигательной пулей массой 48 г в пределах граничных условий (опыты 1-3), за пределами граничных условий (опыты 4,5) и пороха - прототипа представлены в таблице.Physicochemical and ballistic characteristics of the developed dual-base SFP for a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet weighing 48 g within the boundary conditions (experiments 1-3), outside the boundary conditions (experiments 4.5) and the prototype gunpowder are presented in table.

Из приведенных данных таблицы 1 видно, что полученный авторами двухосновный сферический порох для 12,7 мм патрона с бронебойно-зажигательной пулей в пределах граничных условий (опыты 1-3) удовлетворяет всем требованиям баллистических характеристик.From the given data in Table 1, it can be seen that the two-base spherical powder obtained by the authors for a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet within the boundary conditions (experiments 1-3) meets all the requirements of ballistic characteristics.

За пределами граничных условий (опыты 4-5) полученный СФП не удовлетворяет требованиям баллистических характеристик.Outside the boundary conditions (experiments 4-5), the obtained TFP does not meet the requirements of ballistic characteristics.

Разработанный состав рецептуры пороха удовлетворяет критериям: изобретательский уровень, новизна и промышленная применимость.The developed composition of the powder formulation meets the criteria: inventive step, novelty and industrial applicability.

Claims (5)

Двухосновный сферический порох для 12,7 мм патрона с бронебойно-зажигательной пулей, включающий нитраты целлюлозы, дифениламин, централит I, динитротолуол, этилацетат, влагу и связанный графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит нитроглицерин и централит II при следующем соотношении компонентов, мас.%:Dibasic spherical gunpowder for a 12.7 mm cartridge with an armor-piercing incendiary bullet, including cellulose nitrates, diphenylamine, centralite I, dinitrotoluene, ethyl acetate, moisture and bound graphite, characterized in that it additionally contains nitroglycerin and centralite II in the following ratio of components, wt. %: нитроглицеринnitroglycerine 10,5-12,510.5-12.5 централит I и II, суммарноcentralite I and II, total 3,0-5,53.0-5.5 динитротолуолdinitrotoluene 1,5-2,51.5-2.5 дифениламинdiphenylamine 0,5-1,00.5-1.0 этилацетатethyl acetate 0,1-0,50.1-0.5 связанный графитbonded graphite 0,1-0,30.1-0.3 влагаmoisture 0,2-0,40.2-0.4 нитраты целлюлозы с содержанием оксидаcellulose nitrates with oxide content азота 210,0-214,0 мл NO/гnitrogen 210.0-214.0 ml NO / g остальноеrest и имеет насыпную плотность не менее 0,95 г/см³ при следующем массовом соотношении фракций, %:and has a bulk density of at least 0.95 g / cm ³ with the following mass ratio of fractions,%: 0,7-1,25 мм - не менее 80,0.7-1.25 mm - not less than 80, более 1,25 мм и менее 0,7 мм, суммарно - не более 20.more than 1.25 mm and less than 0.7 mm, in total - no more than 20.