1.1.3 Виды патронных капсюлей-воспламенителей

В зависимости от особенностей конструкции капсюли бывают:

• открытого типа (рис. 4а), для которых наковальня делается в капсюльном гнезде гильзы («Бердан» или «Центробой»). Эти капсюли состоят только из колпачка и закрывающей инициирующий состав свинцовой прокладки;

• закрытого типа (рис. 4б), состоящие из гильзочки, колпачка, свинцовой прокладки и имеющие внутреннюю наковальню («Жевело», «Боксер»).

а — открытый капсюль; б — закрытый капсюль (1 — инициирующий состав, 2 — свинцовая фольга, 3 — колпачок, 4 — гильзочка, 5 - капсюльное гнездо, 6 — наковальня, 7 — затравочные отверстия)

Рисунок 4 - Устройство донной части гильзы и капсюля-воспламенителя

Существует группа внутренних капсюлей-воспламенителей для патронов центрального боя. Их преимущество — полная герметичность, так как такой капсюль помещается внутри гильзы, в которой отсутствует капсюльное гнездо, и дно выглядит совершенно гладким (рис. 5).

Рисунок 5 - Донная часть гильзы с внутренним капсюлем

В патронах современной конструкции используется три типа капсюлей: системы Бердана, Боксера и Жевело. Капсюль обеспечивает обтюрацию пороховых газов в капсюльном гнезде при выстреле. Устройство капсюлей-воспламенителей для патронов разных калибров однотипно и отличаются лишь размерами и массой.

1.1.4 Принципы и состояние разработки ударных воспламенительных составов (увс)

Известные в настоящее время однородные инициирующие взрывчатые вещества в чистом виде непригодны для применения в качестве ударных составов; они либо слишком бризантны (например, гремучая ртуть), либо дают слишком слабое пламя (например, тетразен), либо недостаточно чувствительны к удару или наколу (например, THPC).

Для понижения бризантности и увеличения температуры, длины и продолжительности пламени к инициирующему BB добавляют различные примеси, состоящие из окислителя и горючего компонента.

В качестве горючего компонента выбирают вещества, которые при сгорании дают большое количество твердых или жидких частиц, увеличивающих воспламеняющее действие состава.

Наиболее употребительными компонентами ударных составов являются бертолетова соль, азотнокислый барий и трехсернистая сурьма (антимоний).

В ударном составе, состоящем, например, из гремучей ртути, бертолетовой соли и антимония, компоненты имеют следующее назначение: гремучая ртуть вследствие ее большой чувствительности обеспечивает воспламенение состава при ударе бойка; бертолетова соль — окислитель, освобождающий при горении состава свободный кислород; за счет этого кислорода сгорает антимоний. Антимоний образует окисел, жидкий при температуре горения ударного состава.

В качестве связующих (при получении гранулированного сыпучего состава) и для понижения чувствительности в ударный состав вводят иногда связующие вещества: шеллак, канифоль, эфиры целлюлозы и др.

Чувствительность ударных составов может быть повышена добавлением к составу стеклянного порошка. Часто чувствительность регулируют степенью измельчения антимония. Примесь антимония, зерна которого обладают значительной механической прочностью и имеют острые края, повышает чувствительность, причем до известного предела чувствительность повышается тем больше, чем больше размер зерен. В таблице 5 приведены примеры ударных составов.

Таблица 5 - Ударные составы патронных капсюлей-воспламенителей

Капсюль	Содержание компонентов, %
	Гремучая ртуть	Бертолетова соль	Антимоний
Винтовочный и револьверный	16,7	55,5	27,8
Пистолетный и к капсюльным втулкам	25	37,5	37,5
Минометный	35,0	40,0	25,0

Вскоре после введения капсюлей-воспламенителей для стрелкового оружия было замечено, что стволы корродируют сильнее, чем прежде в кремневых ружьях. Еще более сильная коррозия была замечена после введения бездымного пороха. Это явление вызывается как газообразными продуктами горения пороха, так и продуктами горения капсюльного состава.

Металлическая ртуть осаждается на медных и латунных гильзах и амальгамирует их, вызывая растрескивание, что сокращает срок службы гильз.

Частицы хлористого калия неполностью удаляются при чистке оружия; в дальнейшем они поглощают влагу из воздуха, и на поверхности канала ствола образуется водный раствор хлористого калия. Ионы хлора, присутствующие в этом растворе, вызывают интенсивную коррозию канала ствола.

Бризантность ударного состава влияет на скорость выгорания канала ствола. Чем больше бризантность, тем больше скорость частиц продуктов горения, тем сильнее их механическое действие на стенки канала ствола и тем больше разгар этих стенок.

Корродирующее действие продуктов горения на канал ствола оружия можно уменьшить, подбирая компоненты ударного состава.

Например, бертолетову соль можно заменить азотнокислым барием. Однако последний разлагается труднее, чем бертолетова соль, а улучшить воспламеняемость состава увеличением содержания гремучей ртути нельзя, так как это приведет к росту бризантности. Необходимо поэтому заменить также и гремучую ртуть. Заменой гремучей ртути может служить смесь тетразена и ТНРС. THPC дает сильный луч пламени, но не может сам по себе заменить гремучую ртуть вследствие его малой чувствительности к удару. Наоборот, тетразен легко воспламеняется от удара, но дает слабое холодное пламя. При добавлении к THPC около 10% тетразена получается смесь, достаточно чувствительная к удару, обладающая хорошей воспламеняющей способностью, а поэтому пригодная для замены гремучей ртути в ударных составах. Рецептуры капсюльных неоржавляющих составов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Рецептуры капсюльных неоржавляющих составов

Предприятие	ЦНИИТМ	НВА	ОАО «МПЗ»						НМЗ «Искра»
Компо-нент	КМУ-11,%	ТУ 7272-060-07512447-00,%	УН ТУ 84-075134060-94 (КВ-26Н), %	КВ-27НМ Версия 15,%				КВ-27НМ Вер-сия 9 (для БСЗ)			КВ-26Н ИВШП773911.006
				Вар.1	Вар.2	Вар.3				УНМ-Т		УНС		УНМ		Жевело
Ва(NO3)2	33,4±2,0	33,2±2,0	50	25	45,5	47,5	42			32		40		34		32
Sb2S3	14,0±1,5	16,0±1,0	10-15	20	21	15	7			15		25		17		15
PbO2	10,0±1,5	7,0±1,0	5				2					5
SiCa					6	10
ПАМ изм.				5
ТНРС	35,0±2,0	38,0±2,0	25	45	19	19	33			38		25		38		38
Тетразен	5,0±1,0	5,0±1,0	3-5	5	4,5	4,5	5			3		5		3		3
Zr							8			7				8		7
ТЭН					4	4	3			5						5
Фторопласт	0,6	0,8
Графит сверх 100 %	0,2-0,3	0,2-0,3

Количество ударного состава влияет на воспламеняющую способность капсюля-воспламенителя. При слишком малом его весе порох может либо не воспламениться (отказ выстрела), либо воспламенение произойдет очень медленно (затяжной выстрел).

В зависимости от свойств ударного состава и величины его заряда изменяется баллистическое действие порохового заряда (давление в канале ствола и начальная скорость). Колебания в величине заряда капсюля-воспламенителя могут привести к неоднообразному действию пороха в орудии, отчего в первую очередь ухудшится кучность стрельбы.

При каждом выстреле неоржавляющий капсюль выделяет в воздух большое количество тяжелых металлов и их солей (свинец, барий и т.д). Опасные для человека продукты при этом накапливаются в количествах, превышающих предельно допустимую концентрацию в несколько раз. Например, в тире с внутренним объемом 4 000м³ (100х20х2)м по российским нормам превышение предельно допустимой концентрации произойдет уже после 8-10 выстрелов. Если принять интенсивность стрельбы в тире 300 выстрелов в час, то предельно допустимая концентрация элементов, указанных в таблице 3 будет превышена в 42 раза, что потребует принудительной вентиляции мощностью 168 000 м³/час. Обеспечить такой воздухообмен практически невозможно. Кроме того, следует отметить, что пары тяжелых металлов, являясь наиболее опасными для человека, скапливаются в нижнем слое помещения и, следовательно, трудно удаляются вентиляцией и постоянно накапливаются.

Таблица 3 – Продукты сгорания неоржавляющих ударных составов

Неоржавляющие капсюли	Свинец	Оксид серы	Оксид бария	Оксид сурьмы	Оксид углерода
Вес продуктов выделяемых при одном выстреле, мг	5	1,2	5	2	80
Предельно допустимая концентрация в воздухе по нормам РФ, мг/м3	0,01	0,5	0,1	0,5	30
Объем чистого воздуха необходимый для создания допустимой концентрации, м3	500	2,4	50	4	2,7

Данные капсюли, как видно из таблицы 3, при выстреле не выделяют наиболее опасные для человека вещества: свинец, двуокись серы, окись бария, окись сурьмы. Загрязнение воздуха уменьшается более чем в 200 раз и происходит только за счет углекислого калия и окиси углерода. При этом для удаления их избытка в тире объемом 4000м³ (100х20х2)м потребуется принудительная вентиляция мощностью 840 м³/час, что не сложно обеспечить.

Таблица 4 - Экологически чистые капсюли-воспламенители

Экологически чистые капсюли-воспламенители	Свинец	Оксид серы	Оксид бария	Оксид сурьмы	Углекислый калий	Оксид углерода
Вес продуктов выделяемых при одном выстреле, мг	-	-	-	-	1	80
Предельно допустимая концентрация в воздухе по нормам РФ, мг/м3	-	-	-	-	5	30
Объем чистого воздуха необходимый для создания допустимой концентрации, м3	-	-	-	-	0,2	2,7

Задачей предлагаемого изобретения является разработка экологически чистого ударного состава с оптимальными физико-химическими характеристиками, обеспечивающими стабильность горения и полноту сгорания метательного заряда, с получением технического результата в виде уменьшения массы ударного состава, исключения затяжного выстрела, снижения количества несгоревших остатков выстрела, получения оптимальных баллистических результатов и кучности.

Поставленная задача решается за счет того, что в известный состав, содержащий диазодинитрофенол, калиевую соль азидодинитрофенола, тетразен и инертный сенсибилизатор, дополнительно введен перманганат калия и полимер в соотношениях (мас.%): диазодинитрофенол 15-35, калиевая соль азидодинитрофенола 35-50, тетразен 3-10, перманганат калия 5-30, жильный кварц в качестве инертного сенсибилизатора 10-30, полимер 1-2,5.

Для получения стабильных баллистических характеристик выстрела необходимо обеспечить надежность воспламенения метательного заряда, оптимальный режим горения и максимальную полноту его сгорания. При срабатывании ударного состава возникает форс пламени, состоящий из горячих газообразных продуктов сгорания состава с включениями горячих твердых частиц сенсибилизатора. Газовая составляющая пламени позволяет охватить максимальную площадь поверхности метательного заряда, при этом надежность воспламенения зависит от температуры газовой среды, т.е. требует значительного теплового импульса ударного состава. В свою очередь горячие твердые частицы для надежного воспламенения метательного заряда должны активно поддерживать собственную высокую температуру за счет кислорода окислителя.

В предлагаемом составе наличие перманганата калия, свободно отдающего кислород, дает возможность поддерживать твердые частицы в горячем состоянии, при этом присутствие достаточно большого количества инициирующих взрывчатых веществ обеспечивает необходимый тепловой импульс для образования работоспособной газовой составляющей, что позволяет оптимально использовать обе составляющие процесса воспламенения. Это подтверждается относительно быстрым достижением максимального давления и малым количеством несгоревших остатков выстрела, состоящих из оплавленных зерен пороха, обгоревших на 40-50 процентов. Малое содержание диазодинитрофенола недостаточно для образования ударной волны, способной отрицательно повлиять на процесс горения метательного заряда. В качестве сенсибилизатора использован жильный кварц, имеющий высокую температуру (более 1000°С) плавления и не уступающий по свойствам антимонию. Для улучшения технологичности состава применен полимер из разряда синтетических каучуков, что, в совокупности с вышеизложенным, обеспечивает достижение заявленного технического результата.