Nghiên ứu hế tạo thuố hâm háy mc ho vành tự huỷ ngòi ao xạ 37 mm và 57 mm

Đặc điểm của loại thuốc này có nhiệt độ bùng cháy thấp để có thể bắt cháy từ thuốc giữ chậm; có nhiệt lượng cháy cao và tốc độ cháy vừa phải để có thể đốt cháy màng axetat xenlulo và châ

Bộ giáo dục và đào tạo Trường Đại học bách khoa hà nội

-

Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành: công nghệ hoá học

Nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy MC cho vành tự huỷ ngòi cao xạ 37 mm và 57 mm

Lê Hồng thái

Hà nội 2006

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131715181000000

-1-

Mục lục

Mở đầu 4

Phần thứ nhất. Tổng quan chung về cơ cấu ngòi cao xạ 37, 57 mm, công nghệ chế tạo, công nghệ nén ép thuốc cháy chậm dùng trong vành tự huỷ 6

I Cơ cấu ngòi cao xạ, cơ cấu tự huỷ và hoạt động của cơ cấu tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm 6

1.1 Cơ cấu ngòi cao xạ 37, 57 mm 6

1.2 Cơ cấu tự huỷ của ngòi đạn cao xạ 7

1.3 Quá trình hoạt động của cơ cấu tự huỷ ngòi cao xạ khi bắn 9

II Thuốc cháy chậm sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô 10

III Công nghệ chế tạo thuốc cháy chậm cho vành tự huỷ ngòi cao xạ 14

3.1 Công nghệ trộn khô 15

3.2 Công nghệ trộn ướt 19

IV Các thông số chế tạo và thông số hoả thuật của thuốc châm cháy và sự ảnh hưởng của nó đến tính năng hoả thuật 21

4.1 ảnh hưởng của độ phân tán nguyên liệu trong phối liệu đến độ ổn định thời gian cháy chậm và khả năng bắt cháy của thuốc châm cháy 21

4.2 ảnh hưởng của cỡ hạt nguyên liệu đầu vào 22

4.3 ảnh hưởng của độ ẩm thuốc (hay độ bốc bay) 24

4.4 ảnh hưởng của mật độ giả 25

4.5 ảnh hưởng của cỡ hạt thuốc 25

4.6 ảnh hưởng của độ sinh khí 26

4.7 ảnh hưởng của nhiệt độ bùng cháy 26

4.8 ảnh hưởng của nhiệt lượng cháy 27

VI Nhược điểm của thuốc cháy chậm sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô và phương án thay thế của nhà máy Z129 31 VII Nhược điểm của thuốc châm cháy do Z129 và vấn đề cần nghiên cứu thay thế loại thuốc châm cháy này 34

Phần thứ hai. Các kết quả nghiên cứu và biện luận 36

I Phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu và phương án nghiên cứu thuốc châm cháy MC 36

II Nghiên cứu nguyên nhân kém tin cậy của thuốc châm cháy do nhà máy Z129 nghiên cứu 37 III Kết quả nghiên cứu công nghệ chế tạo thuốc MC 43

3.1 Các yêu cầu đối với thuốc châm cháy MC và xác định các thông số hoả thuật cần thiết của nó 43 3.2 Nghiên cứu lựa chọn thành phần hoá học và công nghệ chế tạo thuốc châm cháy MC 46

3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu và keo liên kết 47 3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn thành phần hoá học và công nghệ chế tạo thuốc châm cháy MC 49 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến thông số hoả thuật của thuốc MC 56

3.3.1 ảnh hưởng của hàm lượng C Ц-1 và thời gian nghiền trộn đến mật độ giả của thuốc MC 59 3.3.2 ảnh hưởng của hàm lượng C Ц-1 và thời gian nghiền trộn đến tốc độ cháy chậm của thuốc châm cháy MC 59 3.3.3 ảnh hưởng của hàm lượng C Ц-1 và thời gian nghiền trộn

đến nhiệt lượng cháy của thuốc châm cháy MC 60 3.3.4 ảnh hưởng của hàm lượng C Ц-1 và thời gian nghiền trộn

đến nhiệt độ bùng cháy của thuốc châm cháy MC 60

-3-

3.3.5 Kết luận về ảnh hưởng của thành phần và thời gian trộn đến các thông số hoả thuật Xác định thành phần hợp lý và thời gian

trộn hợp lý của thuốc châm cháy MC 67

3.4 Kiểm tra khả năng bắt cháy, đốt cháy màng axetat xenlulo, châm cháy thuốc đen trong trụ truyền nổ của thuốc châm cháy MC 68

IV Xây dựng đặc tính nén ép của thuốc châm cháy MC 70

4.1 Kết quả thử nghiệm về sự phụ thuộc chiều cao cột thuốc và mật độ thuốc vào áp lực ép 70

4.2 Kết quả thử nghiệm về sự phụ thuộc tốc độ cháy chậm vào mật độ thuốc của thuốc châm cháy MC 76

V Các kết quả nghiên cứu thử nghiệm sử dụng thuốc châm cháy MC tại nhà máy Z129 82

5.1 Kiểm tra khả năng bắt cháy 83

5.2 Kết quả kiểm tra khả năng bong tróc của thuốc châm cháy MC trong thử rơi thử rung xóc và thử va đập 84

5.3 Kết quả thử nổ tĩnh 87

5.4 Đánh giá về các thử nghiệm tại nhà máy 89

Kết luận và kiến nghị 90

Tài liệu tham khảo 92

Phụ lục 94

-4-

Mở đầu

Cao xạ 37, 57 mm là vũ khí phòng không tầm thấp và tầm trung được Liên Xô nghiên cứu chế tạo Loại vũ khí phòng không này đã được sử dụng rộng rãi tại các nước Đông âu, Trung Quốc, Việt Nam Trong chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ chúng đã đóng góp không nhỏ cho việc bảo vệ vùng trời, bảo vệ các công trình quân sự, công trình công nghiệp của miền bắc xã hội chủ nghĩa Trong tương lai, đây vẫn là một loại vũ khí phòng không đắc lực trong chiến tranh thông thường

Súng và đạn cao xạ 37, 57 mm trước đây đều do Liên Xô viện trợ, tuy nhiên cho đến nay cả súng và đạn đều xuống cấp và thiếu hụt Để đảm bảo cơ

số súng, đạn dự trữ và đảm bảo sẵn sàng chiến đấu, thực hiện chủ trương của

Bộ Quốc Phòng, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng đã giao các công trình nghiên cứu sửa chữa và chế tạo súng, đạn cao xạ cho các đơn vị trong Tổng cục Nhà máy Z.129 và Trung tâm Công nghệ được giao nhiệm vụ nghiên cứu sửa chữa và chế tạo mới phần ngòi đạn

Nhiều năm qua, Trung tâm đã phối hợp với nhà máy đã nghiên cứu chế thử và áp dụng vào sản xuất nhiều tiến bộ khoa học cho quá trình sửa chữa và sản xuất các loại ngòi đạn pháo cao xạ Đến nay công nghệ chế tạo các loại ngòi đạn pháo cao xạ đã cơ bản ổn định, độ hoạt động tin cậy của ngòi ngày càng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên, qua thực tế sản xuất ngòi đạn cao xạ cũng đã bộc lộ một số vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu

Ngòi đạn cao xạ 37, 57 mm có cơ cấu hết sức phức tạp, trong đó có hai cơ cấu sử dụng thuốc giữ chậm là cơ cấu giữ chậm mở bảo hiểm và cơ cấu giữ chậm tự huỷ

Đến hiện nay hoạt động của cơ cấu giữ chậm mở bảo hiểm đã cơ bản ổn

định đảm bảo khoảng cách mở bảo hiểm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nghiệm thu Tuy nhiên, khi bắn nghiệm thu ngòi đạn hạng mục kiểm tra khả năng tự huỷ trên không vẫn có đến 10 ữ 15% số lô đạn không đạt điều kiện nghiệm

-5-

thu Qua các phân tích, nguyên cứu sơ bộ có thể kết luận nguyên nhân là do phần thuốc châm cháy trong vành tự huỷ chưa đảm bảo tính năng sử dụng Thực hiện chủ trương "nâng cao chất lượng sản phẩm quốc phòng" của Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng vấn đề tìm hiểu nguyên nhân và nghiên cứu giải pháp nâng cao độ hoạt động tin cậy của ngòi cao xạ 37, 57 mm thông qua việc cải tiến phần thuốc châm cháy trong vành tự huỷ đã được đặt ra

1.1 Cơ cấu ngòi cao xạ 37, 57 mm

Đạn cao xạ 37, 57 mm cấu tạo gồm 2 phần: Phần thân đạn và phần ngòi

đạn

Thân đạn là một ống kim loại chứa thuốc phóng Khi bắn thuốc phóng trong thân đạn cháy tạo áp suất đẩy ngòi đạn ra khỏi nòng bay tới mục tiêu với một gia tốc nhất định Nếu trúng mục tiêu ngòi đạn sẽ phát nổ gây sát thương mục tiêu, nếu không trúng mục tiêu sẽ nổ để tự huỷ trên không [8]

Ngòi cao xạ có cấu tạo khá phức tạp bao gồm các cơ cấu:

- Cơ cấu chạm nổ bao gồm đầu ngòi, cơ cấu quay, lò xo, kim hoả

- Cơ cấu mở bảo hiểm bao gồm trụ thuốc cháy chậm, chốt giải phòng lò xo

- Cơ cấu tự huỷ bao gồm kim hoả, lò xo, hạt lửa, vành cháy chậm tự huỷ, trụ truyền nổ

- Cơ cấu phát nổ là một trụ truyền nổ và trạm nổ chứa thuốc nổ mạnh Mỗi một cơ cấu của ngòi có một nhiệm vụ nhất định

- Cơ cấu chạm nổ có nhiệm vụ đảm bảo cho ngòi nằm ở vị trí an toàn trong quá trình bảo quản vận chuyển Cơ cấu này sẽ chuyển từ vị trí an toàn sang vị trí chiến đấu sau khi ngòi đạn bay ra khỏi nòng súng Việc chuyển vị trí này là nhờ sự hoạt động của cơ cấu mở bảo hiểm Khi chạm mục tiêu cơ cấu này sẽ làm cho ngòi đạn nổ tức thời phá huỷ mục tiêu

-7-

- Cơ cấu mở bảo hiểm có nhiệm vụ làm chậm thời gian chuyển từ trạng thái an toàn sang trạng thái chiến đấu của ngòi đạn để đảm bảo khoảng cách không nổ tránh thương vong cho người bắn Cơ cấu mở bảo hiểm hoạt động

được nhờ tác dụng của lực ly tâm khi ngòi đạn tự quay trong quá trình bay ra khỏi nòng.Việc làm chậm thời gian của cơ cấu này là nhờ thuốc cháy chậm nén trong trụ thuốc mở bảo hiểm Thời gian giữ chậm theo quy định là 0,25 ữ 0,35 giây Thuốc cháy chậm sử dụng trong cơ cấu này là loại thuốc sinh khí là thuốc đen hoặc PK-5 Loại thuốc này khi cháy hầu như không để lại xỉ rắn Khi thuốc cháy chậm cháy chốt bảo hiểm được mở để đưa ngòi từ vị trí an toàn chuyển sang vị trí chiến đấu bằng một hệ thống quay cơ khí nhờ lực ly tâm của ngòi đạn

- Cơ cấu tự huỷ có nhiệm vụ gây nổ ngòi đạn để tự huỷ trên không để tránh gây thương vong cho người và các công trình trên mặt đất khi ngòi đạn không trúng mục tiêu Cơ cấu này có mạch nổ khá phức tạp Thời gian tự huỷ của ngòi đạn pháo cao xạ 37 mm được quy định là 9,0 ữ 12,0 giây, đạn pháo

57 mm là 13,0 ữ 16,8 giây

- Cơ cấu phát nổ là một trụ truyền nổ và một trạm nổ chứa thuốc nổ mạnh có nhiệm vụ nổ phá huỷ ngòi gây sát thương mục tiêu hoặc nổ để tự huỷ ngòi nếu không gặp mục tiêu

1.2 Cơ cấu tự huỷ của ngòi đạn cao xạ

Cơ cấu tự huỷ của ngòi đạn cao xạ 37 và 57 mm là tương tự như nhau bao gồm: Cơ cấu phát hoả, cơ cấu giữ chậm, cơ cấu phát nổ [8]

+ Cơ cấu phát hoả:

Cơ cấu này gồm có kim hoả và hạt lửa Cơ cấu phát hoả có mục đích là mồi cháy cho cơ cấu giữ chậm

+ Cơ cấu giữ chậm tự huỷ:

Cơ cấu giữ chậm là một vành tự huỷ có mạch cháy chậm được nén ép bởi 3 phần thuốc cháy chậm: Phần thuốc mồi cháy, phần thuốc giữ chậm,

-8-

phần thuốc châm cháy Cơ cấu giữ chậm đóng vai trò giữ chậm về thời gian tự huỷ

- Phần thuốc mồi cháy:

Thuốc mồi cháy đóng vai trò bắt cháy từ hạt lửa để truyền cháy cho phần thuốc giữ chậm chứ không đóng vai trò đảm bảo thời gian giữ chậm của ngòi đạn Đặc điểm của loại thuốc này là có nhiệt độ bùng cháy thấp để đảm bảo khả năng bắt cháy và có nhiệt lượng cháy cao để đảm bảo khả năng truyền cháy cho phần thuốc giữ chậm

- Phần thuốc giữ chậm:

Thuốc giữ chậm là loại thuốc cháy chậm đóng vai trò giữ chậm để đảm bảo thời gian giữ chậm quá trình tự huỷ của ngòi đạn Đặc điểm của loại thuốc này là nhiệt độ bùng cháy cao, nhiệt lượng thấp, tốc độ cháy chậm và ổn định

- Phần thuốc châm cháy

Phần thuốc châm cháy đóng vai trò châm cháy cho trụ truyền nổ Đặc

điểm của loại thuốc này có nhiệt độ bùng cháy thấp để có thể bắt cháy từ thuốc giữ chậm; có nhiệt lượng cháy cao và tốc độ cháy vừa phải để có thể đốt cháy màng axetat xenlulo và châm cháy cho phần thuốc đen chứa trong trụ truyền nổ

Trạm nổ là một trụ nhôm chứa thuốc nổ mạnh như hexogen, pentrit [9,10] Khi trụ truyền nổ nổ sẽ đánh thủng vành tự huỷ và làm kích nổ trạm

nổ

-9-

1.3 Quá trình hoạt động của cơ cấu tự huỷ ngòi cao xạ khi bắn

Quá trình hoạt động khi bắn của cơ cấu tự huỷ của ngòi cao xạ 37, 57

Thuốc đen

Thuốc TEN

-10-

Khi quả đạn được điểm hoả, thuốc phóng ở thân đạn cháy tạo ra áp lực

đẩy ngòi đạn ra khỏi nòng với một gia tốc nhất định Nhờ lực gia tốc cơ cấu tự huỷ hoạt động Dưới lực gia tốc kim hoả lao xuống chọc vào hạt lửa gây nổ hạt lửa Lửa từ hạt lửa được truyền xuống vành tự huỷ làm bắt cháy phần thuốc mồi cháy ở phần đầu vành tự huỷ Thuốc mồi cháy truyền cháy cho phần thuốc giữ chậm Thuốc giữ chậm cháy hết sẽ truyền cháy cho phần thuốc châm cháy Thuốc châm cháy cháy đốt cháy màng Axêtat xenlulo và mồi cháy cho thuốc đen trong trụ truyền nổ Thuốc đen trong trụ truyền nổ cháy tạo ra nhiệt độ và áp suất để kích nổ thuốc nổ TEN Thuốc TEN trong trụ truyền nổ nổ gây ra áp suất đánh thủng vành tự huỷ để kích nổ trạm truyền nổ Trạm nổ nổ sẽ phá huỷ ngòi [8]

Như vậy quá trình hoạt động của cơ cấu tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm hết sức phức tạp, bất cứ một trục trặc nào gây đến đứt đoạn mạch cháy thì đều dẫn đến làm mạch nổ đứt đoạn khiến ngòi đạn không nổ (hay gọi là ngòi đạn

bị tịt) Trong mạch cháy này vai trò kích nổ trụ truyền nổ là một vấn đề rất quan trọng Nhiều trường hợp ngòi không tự huỷ trên không là do nguyên nhân liên quan đến thuốc châm cháy

II Thuốc cháy chậm sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô

Theo tài liệu thiết kế vành tự huỷ ngòi đạn cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô [1], hai loại vành tự huỷ được sử dụng các loại thuốc cháy chậm khác nhau:

+ Vành tự huỷ ngòi cao xạ 37mm:

- Phần thuốc mồi cháy: Thuốc MK (80%) + Thuốc đen (20%)

- Phần thuốc giữ chậm: Thuốc MK

- Phần thuốc châm cháy: Thuốc MK (80%) + Thuốc đen (20%)

+ Vành tự huỷ ngòi cao xạ 57mm:

- Phần thuốc mồi cháy: Thuốc MC-2 (80%) + Thuốc đen (20%)

- Phần thuốc giữ chậm: Thuốc MC-2

-11-

- Phần thuốc châm cháy: Thuốc MC-2 (80%) + Thuốc đen (20%)

Như vậy theo thiết kế của Liên Xô thì đối với hai loại ngòi cao xạ 37,

57 mm đều sử dụng phần thuốc mồi cháy và châm cháy là một loại thuốc hỗn hợp trên cơ sở giữa thuốc giữ chậm MK, MC-2 phối hợp với thuốc đen với tỷ

lệ 80/20 (bảng 1)

Trung tâm Công nghệ đã tiến hành phân tích thành phần hoá của thuốc

MK, MC-2 từ các vành tự huỷ tháo ra từ ngòi cao xạ do Liên Xô đã xác định

được thành phần như ở bảng 2 dưới đây [6, 7]:

Bảng 1 Thành phần thuốc mồi cháy và châm cháy sử dụng

trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 của Liên Xô cũ [1]

-12-

Qua thành phần cho thấy thuốc giữ chậm sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô là loại thuốc cháy chậm được chế tạo trên nền của chất cháy Sb2S3

Vì thuốc MK, MC-2 được lấy ra từ vành tự huỷ là thuốc đã được nén ép nên không khảo sát được mật độ giả, cỡ hạt thuốc Tuy vậy, Trung tâm Công nghệ cũng đã khảo sát được một số thông số hoả thuật cơ bản sau: Nhiệt độ bùng cháy, nhiệt lượng… như trong bảng 3 [6].Đây chính là cơ sở quan trọng trong việc nghiên cứu chế tạo các loại thuốc cháy chậm cho vành tự huỷ ngòi

đạn cao xạ 37, 57 mm

Qua tài liệu thiết kế [1] cho biết loại thuốc đen sử dụng cho chế tạo phần thuốc châm cháy và mồi cháy của vành tự huỷ là loại thuốc đen có ký hiệu ДПР-01 Thành phần và đặc trưng thuật phóng của thuốc đen này [10]

được ghi trên bảng 4

Bảng 3 Một số thông số hoả thuật của thuốc giữ chậm lấy từ vành tự huỷ của Liên Xô [6]

Thông số Thuốc giữ chậm MK Thuốc giữ chậm MC-2

Bảng 4 Thành phần và đặc trưng thuật phóng

của thuốc đen mác ДРП-01 [10]

Thành phần, đặc trưng thuật phóng Thuốc đen

-13-

Như vậy, thuốc giữ chậm MK, MC -2 có hai thành phần chính là chất oxy hoá, chất cháy Các chất này được phối trộn đều sau đó được tạo hạt bằng keo liên kết Nitroxenlulo Thuốc MK sử dụng chất oxy hoá là BaCrO4, KClO4, thuốc MC-2 sử dụng chất oxy hoá là PbCrO4, KClO4 Chất cháy của hai loại thuốc này đều sử dụng là Sb2S3 Việc sử dụng một phần chất oxy hoá

là KClO4 là nhằm mục đích giảm nhiệt độ bùng cháy, tăng khả năng bắt cháy của thuốc [6,7]

Một số các thông số hoả thuật của thuốc châm cháy, mồi cháy của Liên Xô từ hỗn hợp thuốc MK, MC-2 với 20% thuốc đen cũng đã được Trung tâm Công nghệ xác định như trong bảng 5 [6]

Bảng 5 Thành phần và đặc trưng thuật phóng của thuốc mồi cháy, châm cháy dùng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô [6]

Thành phần, tính chất

Thuốc mồi cháy, châm cháy ngòi cao xạ 37 mm

Thuốc mồi cháy, châm cháy ngòi cao xạ 57 mm

Tốc độ cháy chậm giây/cm 3,0 - 3,5 3,0 - 3,5

Với việc hỗn hợp thêm 20% thuốc đen các chỉ tiêu ban đầu của thuốc

MK, MC-2 đã được cải thiện đáng kể: Nhiệt độ bùng cháy giảm từ 3400C đến

3100C đối với thuốc MK, giảm từ 3450C đến 3100C đối với thuốc MC-2 Nhiệt lượng tăng tương ứng từ 162 đến 180 ữ 186 Kcal/kg, từ 168 đến 178 ữ 185 Kcal/kg.Như vậy, Liên Xô đã sử dụng giải pháp bổ sung thuốc đen vào thuốc giữ chậm MK, MC-2 là nhằm làm giảm nhiệt độ bắt cháy, tăng nhiệt lượng

-14-

cháy và tốc độ cháy để tạo ra một loại thuốc mới sử dụng làm thuốc mồi cháy

và châm cháy trong vành tự huỷ [6]

Thuốc MK, MC-2 cũng như hỗn hợp thuốc mồi cháy, châm cháy đều là các loại thuốc giữ chậm loại ít sinh khí Điều này hợp lý bởi thuốc cháy chậm trong vành tự huỷ được cháy ở điều kiện kín

Nhằm phân tích được khả năng sinh khí trong quá trình cháy của thuốc châm cháy để giúp cho quá trình khảo sát thực nghiệm và tính toán đơn phối liệu cho thuốc châm cháy MC chúng ta có thể mô tả quá trình cháy của thuốc thông qua quá trình trao đổi oxy của chất oxy hoá và chất cháy [5]

Khi cháy các chất oxy hoá sẽ sinh ra oxy:

BaCrO4 → BaO + Cr2O3 + O2 KClO4 → KCl + O2

PbCrO4 → PbO + Cr2O3 + O2 Còn chất cháy sẽ thu nhận oxy:

Sb2S3 + O2 → Sb2O3 + SO2

Đối với quá trình cháy của thuốc MK được xảy ra với phản ứng cháy theo lý thuyết như sau:

Sb2S3 + BaCrO4 + KClO4 → Sb2O3 + BaO + Cr2O3 + KCl + SO2 (*)

Sản phẩm cháy của quá trình trên chủ yếu là các sản phẩm rắn, chỉ có một sản phẩm khí là SO2 Nhưng thực tế sản phẩm cháy có thể tồn tại không chỉ có các sản phẩm trên mà còn có Sb2O5, Cr2O3, SO2 Khi thuốc MK, MC-

2 cháy chất liên kết Nitroxenlulo cũng tham gia quá trình cháy và tạo ra các khí như CO, CO2, H2O, NO, NO2 Tuy nhiên, khi chúng ta tiến hành tính toán đơn phối liệu có thể sử dụng tính toán gần đúng theo phản ứng (*) Việc tính toán này không mang tính định lượng mà chỉ có tính định hướng cho quá trình tính toán hiệu chỉnh đơn thuốc mà thôi

III Công nghệ chế tạo thuốc cháy chậm cho vành tự huỷ ngòi cao xạ

Công nghệ chế tạo thuốc cháy chậm nói chung có hai phương pháp chính là [5,6,13,14]:

-15-

- Công nghệ trộn khô: Là công nghệ dựa trên cơ sở trộn bằng tay hoặc

trộn bằng máy mà không sử dụng trộn trong dung môi hoặc dung dịch keo Sau khi trộn khô đảm bảo độ đồng nhất mới tiến hành trộn với keo liên kết

- Công nghệ trộn ướt: Là công nghệ trộn phối liệu thuốc trong máy trộn

chuyên dụng đã có dung dịch keo

Nói chung cả hai phương pháp này đều có các quá trình công nghệ cơ bản giống nhau mà chỉ khác nhau ở quá trình trộn:

+ Kiểm tra, phân tích thành phần hoá học nguyên liệu: Nguyên liệu

sau khi kiểm tra bằng cảm quan không chứa các tạp chất lạ được đưa phân tích kiểm tra thành phần hoá học

+ Sấy nguyên liệu và chuẩn bị cỡ hạt: Nguyên liệu sau khi sấy đến độ

ẩm nhất định được gia công đến cỡ hạt cần thiết, cỡ hạt nguyên liệu cần phải kiểm tra đảm bảo yêu cầu theo quy định

+ Định lượng: Định lượng nguyên liệu theo đơn phối liệu đã tính toán + Trộn phối liệu: Tiến hành theo phương pháp trộn khô hoặc trộn ướt

+ Tạo hạt và phân loại cỡ hạt: Tạo hạt bằng phuơng pháp tạo hạt qua

sàng Cỡ hạt thuốc thường quy định nằm trong khoảng cỡ sàng 25# ữ 9#

+ Sấy và kiểm tra độ ẩm: Chế độ sấy thuốc theo quy định của từng loại

thuốc

+ Kiểm tra các thông số hoả thuật của thuốc sau khi chế tạo: Thuốc sau

khi chế tạo sẽ đuợc kiểm tra các thông số hoả thuật Thuốc đảm bảo yêu cầu

sẽ đuợc tiến hành phân lô và hỗn lô

3.1 Công nghệ trộn khô

Công nghệ trộn khô thuốc cháy chậm có thể được mô tả theo các tiến trình sau:

-16-

• Chuẩn bị nguyên liệu đầu:

Như chúng ta đã biết tốc độ cháy chậm và các thông số hoả thuật khác của thuốc cháy chậm phụ thuộc rất lớn vào cỡ hạt và tỷ lệ diện tích bề mặt riêng của từng loại nguyên liệu đầu Vì vậy, quá trình chuẩn bị cỡ hạt nguyên liệu rất quan trọng mang tính quyết định đến chất lượng của thuốc sau này

Đối với công nghệ trộn khô thì đây là một giai đoạn có ý nghĩa góp phần quyết định đến chất lượng thuốc cháy chậm

Nguyên liệu sau khi sấy đến độ ẩm quy định được tiến hành gia công cỡ hạt Gia công cỡ hạt có thể sử dụng các máy nghiền bi, máy đánh tơi sau đó phân cấp cỡ hạt qua sàng

Ví dụ, để chế tạo thuốc cháy chậm theo phương pháp trộn khô đối với bột BaCrO4, KClO4, Sb2S5 yêu cầu lọt sàng 58#

Hình 2 Sơ đồ khối quá trình trộn khô thuốc cháy chậm

Sấy nguyên liệu

Định lượng Chuẩn bị cỡ hạt

Giai đoạn 2 - Trộn keo Nitroxenlulo

Giai đoạn trộn khô: Trộn đều các nguyên liệu ban đầu trước khi trộn keo kết dính Việc trộn này cần lưu ý trộn theo phương thức: "tỷ lệ 1/1" có nghĩa trộn 2 cấu tử có khối lượng gần tương đương nhau sau đó các hỗn hợp này tiếp tục được trộn hỗn hợp với nhau theo phương thức trên

Ví dụ: Khi trộn thuốc MK theo phương pháp trộn khô phải tiến hành các bước như sau:

Bước 1: Trộn KClO4 với một khối lượng BaCrO4 tương đương được hỗn hợp KClO4 - BaCrO4 (Gọi là hỗn hợp 1)

Bước 2: Trộn Sb2S3 với một khối lượng BaCrO4 tương đương được hỗn hợp Sb2S5 - BaCrO4 (Gọi là hỗn hợp 2)

Bước 3: Trộn hỗn hợp 1 và hỗn hợp 2 được hỗn hợp 3

Bước 4: Trộn hỗn hợp 3 với lượng BaCrO4 còn lại

Các bước trộn trên được thực hiện như sau: Trộn thô bằng tay (sử dụng dụng cụ trộn) đánh chéo góc nhiều lần sau đó trộn tinh bằng cách miết qua sàng 38# từ 3 đến 5 lượt

Giai đoạn trộn keo: Keo thường dùng là keo nitroxenlulo Nitro xenlulo sau khi sấy khô phải kiểm tra hàm lượng nitơ và độ an định được hoà tan vào dung môi với tỷ lệ phần trăm theo quy định Thông thường hay pha keo Nitro xenlulo với nồng độ 4 ữ 5% trong dung môi axetôn hoặc butyl axetat hoặc hỗn hợp hai dung môi này Keo sau khi pha cần để qua 24 h mới đem sử dụng

• Tạo hạt và phân loại cỡ hạt:

Phối liệu sau khi trộn keo được khuấy đảo bằng dụng cụ chuyên dụng

để dung môi bay hơi đến độ dẻo nhất định thì tiến hành tạo hạt

-18-

Thuốc được tạo hạt bằng sàng Phối liệu thuốc được miết qua sàng thành sợi bằng dụng cụ chuyên dụng Khi các sợi thuốc đã se khô được đưa lên sàng, dùng dụng cụ chuyên dụng miết cắt các sợi thuốc thành hạt Các hạt thuốc đảm bảo kích thước được lọt qua sàng Thuốc sau khi được tạo hạt được phân loại qua cỡ sàng cần thiết Các hạt to và nhỏ hơn cỡ hạt yêu cầu được loại bỏ để tạo hạt lại Các hạt đạt yêu cầu về kích thước được đưa đi sấy Cỡ hạt thuốc theo yêu cầu thường là cỡ hạt nằm trong khoảng không lọt sàng 25#

và lọt sàng 9# Lượng thuốc không đảm bảo cỡ hạt trên được thêm dung môi

và tạo hạt lại

Sàng tạo hạt thường dùng là sàng bằng vật liệu đồng hoặc sợi hoá học, không dùng sàng bằng kim loại đen và cần phải tiến hành trên bàn chuyên dụng để đảm bảo an toàn cháy nổ

Trong quá trình tạo hạt có thể sử dụng biện pháp cán lăn để tăng mật độ giả của thuốc [6,7]

• Sấy thuốc:

Mục đích sấy để loại dung môi và hàm ẩm nằm trong thuốc Nhiệt độ sấy chủ yếu 50 ữ 700C Với thuốc có chứa Zr chỉ sấy ở nhiệt độ không quá

600C

Độ bốc bay của thuốc sau khi sấy thông thường phải nhỏ hơn 0,2 %

• Kiểm tra các thông số hoả thuật:

Thuốc sau khi sấy được đưa đi kiểm tra các thông số hoả thuật cần thiết như: tốc độ cháy chậm, thành phần hoá, mật độ giả, cỡ hạt thuốc Các mẻ thuốc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật được hỗn thành lô lớn Các mẻ thuốc không

đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phải đưa đi huỷ trong thiết bị chuyên dụng hay tại bãi huỷ

• Đóng gói bảo quản:

Thuốc sau khi hỗn lô được tiến hành bao gói theo quy định

hệ miligiây/cm thì phương pháp này rất hạn chế trong việc khống chế tốc độ cháy chậm

- Quá trình trộn tay sẽ phụ thuộc vào bàn tay con người nên cũng là một yếu tố cơ bản gây nên sự bất ổn định các thông số kỹ thuật của thuốc

- Dễ gây mất an toàn cháy nổ, nguy hiểm cho người trộn bởi thuốc được trộn ở trạng thái khô

Công nghệ trộn này chỉ thích hợp cho chế tạo các loại thuốc không cần

có tốc độ cháy chậm ổn định hoặc các loại thuốc không sử dụng keo liên kết

3 2 Cụng nghệ trộn ướt

Tiến trình công nghệ trộn ướt không khác nhiều với phương pháp trộn khô Đối với phương pháp này đều có các tiến trình công nghệ như phương pháp trộn khô nhưng chỉ có một số điểm khác:

- Việc chuẩn bị nguyên liệu không yêu cầu quá khắt khe như phương pháp trộn khô

- Thuốc trộn theo phương pháp trộn ướt được tiến hành theo hai giai

đoạn trộn khô sơ bộ sau đó đưa thêm keo và tiến hành trộn trong thiết bị trộn

là máy nghiền bi

Các quá trình tạo hạt, phân loại cỡ hạt, sấy, kiểm tra chất lượng, bao gói, bảo quản cũng tương tự như phương pháp trộn khô [5,6]

Qua thực tế phương pháp trộn ướt đã cơ bản giải quyết được nhược

điểm của phương pháp trộn khô:

- Chất lượng thuốc sau khi trộn ổn định hơn do không phụ thuộc vào bàn tay con người và ít bị phụ thuộc vào quá trình chuẩn bị gia công nguyên liệu ban đầu trộn khô sơ bộ phối liệu

-20-

Hình 3 Sơ đồ khối quá trình trộn ướt thuốc cháy chậm

- An toàn về cháy nổ cho người trộn thuốc trong quá trình trộn thuốc Ngoài ra, phương pháp này còn có ưu điểm là dễ khống chế chất lượng thuốc thông qua chế độ trộn, đặc biệt là có thể hiệu chỉnh các thông số hoả thuật của thuốc thông qua thời gian nghiền trộn

Vì vậy để nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy MC chúng ta nên lựa chọn công nghệ trộn theo phương pháp trộn ướt

Với công nghệ trộn ướt chúng ta cần quan tâm đến sự ảnh hưởng của thời gian trộn, tốc độ máy trộn; tỷ lệ khối lượng phối liệu trộn, bi nghiền và dung môi đến tốc độ cháy chậm, độ chụm của thời gian cháy cháy chậm

Cần phải xác định lượng dung môi hợp lý để đem lại hiệu quả trộn tốt nhất

Sấy nguyên liệu

Định lượng Chuẩn bị cỡ hạt

-21-

IV Các thông số chế tạo và thông số hoả thuật của thuốc châm cháy và sự

ảnh hưởng của nó đến tính năng hoả thuật

Trong quá trình chế tạo thuốc châm cháy, chúng ta cần quan tâm đến một số chỉ tiêu công nghệ [5,6]:

- Cỡ hạt nguyên liệu đầu vào

- Độ phân tán của nguyên liệu trong phối liệu sau khi trộn

Với thuốc sau khi chế tạo phải quan tâm đến các chỉ tiêu hoả thuật như:

Để đảm bảo chất lượng của thuốc sau khi chế tạo chúng ta cần phải nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng của cỡ hạt nguyên liệu, độ phân tán nguyên liệu trong phối liệu đến các thông số hoả thuật nêu trên và ảnh hưởng của các thông số hoả thuật đến tính năng sử dụng của thuốc khi nén ép vào các cơ cấu giữ chậm

4.1 ảnh hưởng của độ phân tán nguyên liệu trong phối liệu đến độ ổn định thời gian cháy chậm và khả năng bắt cháy của thuốc châm cháy

Độ ổn định thời gian cháy chậm được đánh giá bằng khoảng giao động thời gian cháy chậm của mẫu thử nghiệm Khoảng thời gian cháy chậm giao

động của mẫu sản phẩm thử nghiệm còn gọi là độ chụm thời gian cháy chậm của thuốc cháy chậm Độ chụm của thời gian cháy chậm có thể đánh giá bằng giá trị hiệu số giữa thời gian cháy dài nhất và thời gian cháy ngắn nhất trong một số mẫu thử nghiệm theo quy định [5,6,7]

90 phút trong máy nghiền bi [5,6,7] Để ổn định quá trình trộn thì nguyên liệu phải được gia công đến cỡ hạt thích hợp Ví dụ, thuốc MC-2 có hàm lượng BaCrO4 dao động trong khoảng 78,5 ± 5,0% trong mẫu phân tích, thời gian cháy chậm dao động từ 12,5 ữ 17,5 giây khi nén ép vào vành tự huỷ ngòi cao xạ 57 mm, nhưng nếu hàm lượng BaCrO4 dao động trong khoảng 78,5 ± 1,5 % thì thời gian cháy chậm dao động chỉ khoảng 13,8 ữ 16,8 giây [7] Vì vậy, để nghiên cứu thuốc châm cháy MC chúng ta cần phải có sự nghiên cứu về thời gian nghiền trộn hợp lý

Nếu thuốc cháy chậm có độ phân tán nguyên liệu trong phối liệu không

đảm bảo theo quy định thì không những thời gian cháy chậm không ổn định

mà nhiệt độ bắt cháy của thuốc sẽ vượt quá quy định hay nói cách khác là khả năng bắt cháy và khả năng dẫn cháy của thuốc sẽ kém Điều này có nghĩa xác suất để thuốc cháy chậm nói chung và thuốc châm cháy không bắt cháy và khả năng tắt giữa chừng sẽ cao vượt quy định cho phép

4.2 ảnh hưởng của cỡ hạt nguyên liệu đầu v ào

Cỡ hạt nguyên liệu đầu vào luôn phải được khống chế theo quy định

Cỡ hạt nguyên liệu đầu vào quyết định rất lớn đến chất lượng thuốc cháy chậm bởi khả năng phản ứng cháy, tốc độ cháy của chất oxy hoá và chất cháy trong thuốc cháy chậm phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, diện tích riêng

bề mặt, tỷ lệ diện tích riêng bề mặt tiếp xúc giữa các cấu tử của nguyên liệu

đầu vào Các chỉ số của nguyên liệu đầu vào [5,6,7] cần quan tâm là:

-23-

+ Diện tích bề mặt riêng của các chất oxy hoá, chất cháy Diện tích bề mặt riêng là tổng diện tích bề mặt của cấu tử trong một đơn vị khối lượng Thứ nguyên của diện tích bề mặt riêng là m2/gam

+ Tỷ lệ diện tích bề mặt riêng của chất oxy hoá và chất cháy

Diện tích bề mặt riêng của các cấu tử không những ảnh hưởng rất lớn

đến phản ứng cháy của chất cháy và chất oxy hoá mà còn ảnh hưởng không nhỏ đến các thông số hoả thuật khác như làm giảm nhiệt độ bùng cháy tức

làm tăng khả năng bắt cháy Việc lựa chọn các thông số này hợp lý làm cho thuốc cháy chậm duy trì được phản ứng cháy đều đặn, ổn định được tốc độ cháy và duy trì phản ứng cháy trong suốt quá trình cháy của cơ cấu giữ chậm

Do điều kiện thực tê việc xác định về bề mặt riêng của nguyên liệu, hình dạng hạt nguyên liệu gặp nhiều khó khăn và tốn kém nên các chỉ tiêu này không được khảo sát Chính vì vậy chúng ta chỉ quy định cỡ hạt nguyên liệu thông qua sàng nguyên liệu Trên các cơ sở nghiên cứu về các ảnh hưởng thời gian nghiền trộn và thành phần đến các thông số hoả thuật chúng ta hoàn toàn

có thể hiệu chỉnh được các thông số hoả thuật của thuốc nhằm đảm bảo theo yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra

Tuỳ thuộc vào phương pháp trộn phối liệu theo phương pháp trộn khô hay trộn ướt mà phương pháp gia công nguyên liệu có quy định khác nhau

Đối với phương pháp trộn ướt các nguyên liệu cần phải chuẩn bị các cỡ hạt lọt sàng như sau: Bột BaCrO4 qua sàng 38#, còn các nguyên liệu khác cần qua sàng 58# [6,7]

-24-

4.3 ảnh hưởng của độ ẩm thuốc (hay độ bốc bay)

Độ ẩm hay còn gọi là độ bốc bay Ta gọi độ bốc bay là bởi vì trong thuốc cháy chậm không chỉ tồn tại một độ ẩm của nước mà còn tồn tại các dung môi hoặc các chất bốc bay khác

Độ ẩm của thuốc cháy chậm sử dụng trong vành tự huỷ thường quy

định nhỏ hơn 0,2 % [5,6,7]

Độ ẩm của thuốc cháy chậm có các ảnh hưởng chính sau:

+ ảnh hưởng đến thời gian bảo quản thuốc cháy chậm: Trong quá trình lưu giữ thuốc cháy chậm sẽ nếu độ ẩm của thuốc cao sẽ làm tăng khả năng phân huỷ của chất liên kết nitroxenlulô, ảnh hưởng đến thời gian bảo quản của thuốc cháy chậm [5]

+ Độ ẩm cao của thuốc sẽ ảnh hưởng đến một loạt các thông số hoả thuật trong quá trình nén ép: Tốc độ cháy của thuốc sẽ dài và khả năng bắt cháy giảm, khả năng dẫn cháy, truyền cháy giảm [5]

Bởi vậy, thông thường thuốc trước khi đưa đi nén ép cần phải được sấy lại và kiểm tra độ ẩm

Nhiệt độ sấy các loại thuốc cháy chậm phải nhỏ hơn hoặc bằng 70oC Thông thường, nhiệt độ sấy từ 50 ữ 70oC [5,6,7] Đặc biệt lưu ý đến việc khống chế nhiệt độ khi sấy các loại thuốc châm cháy có sử dụng bột kim loại

Zr bởi nếu nhiệt độ đến 70oC rất dễ gây cháy nổ và hiện tượng Zr bị oxy hoá trong không khí làm giảm chất lượng thuốc [5, 13]

Việc sấy thuốc cháy chậm để chống việc quá nhiệt khi sấy bắt buộc phải sấy trong tủ sấy gia nhiệt bằng hơi nước, không được sử dụng tủ sấy điện

để sấy thuốc cháy chậm [12,13]

Thuốc sau khi sấy cần phải để thường hoá một thời gian ở nhiệt độ thường Thường hoá chính là quá trình lưu thời gian để thuốc ổn định Nếu

Mật độ giả của thuốc cháy chậm phụ thuộc vào thành phần hoá học và phương pháp tạo hạt thuốc [5,12]

Mật độ giả có ảnh hưởng đến độ chụm của thời gian giữ chậm Mật độ giả càng thấp thì độ chụm thời gian cháy chậm càng rộng Nguyên nhân của hiện tượng này là mật độ giả thấp làm cho quá trình nén kém hiệu quả, sự chênh lệch mật độ theo chiều cao nén tăng lên làm cho tốc độ cháy bị thay

đổi

Việc nâng cao mật độ giả là cần thiết trong chế tạo thuốc cháy chậm nói chung cũng như thuốc châm cháy nói riêng Mật độ của thuốc càng cao các thông số hoả thuật của thuốc khi nén ép càng ổn định Để nâng cao mật độ giả chúng ta có thể tiến hành giải pháp cán lăn trong quá trình tạo hạt thuốc để nâng cao chất lượng thuốc [5,6,7] Trong quá trình nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy MC chúng ta cũng nên áp dụng biện pháp cán lăn

4.5 ảnh hưởng của cỡ hạt thuốc

Cỡ hạt thuốc là cỡ hạt của thuốc sau khi phân loại sau quá trình tạo hạt thuốc Cõ hạt thuốc ảnh hưởng lớn đến độ chính xác khi đong nén Thông thường, thông số cỡ hạt thuốc được nhà sản xuất kiểm tra ngặt nghèo và được quy định thông qua các chỉ số:

- Lượng thuốc không lọt sàng số 9#: Nhỏ hơn 2%

- Lượng thuốc lọt sàng số 25#: Nhỏ hơn 3%

4.6 ảnh hưởng của độ sinh khí

Độ sinh khí là khả năng sinh khí của thuốc cháy chậm được xác định bằng thể tích khí sinh ra trong một đơn vị thể tích thuốc cháy chậm trong quá trình cháy Thứ nguyên hay sử dụng của độ sinh khí là lít/kg

Độ sinh khí của thuốc châm cháy trong vành tự huỷ có ảnh hưởng không nhiều đến khả năng gây nổ của trụ truyền nổ [6,7] Nên trong thực nghiệm chúng ta không quá quan tâm đến chỉ tiêu này nếu chúng ta nghiên cứu thuốc châm cháy trên cơ sở là thuốc cháy chậm ít sinh khí

4.7 ảnh hưởng của nhiệt độ bùng cháy

Nhiệt độ bùng cháy được xác định là nhiệt độ mà tại đó thuốc cháy chậm ở dạng chưa bị nén ép tự bốc cháy mà không có bất cứ một nguồn lửa

nào Thứ nguyên của nhiệt độ bùng cháy là oC [5,14]

Nhiệt độ bùng cháy là chỉ tiêu nói lên khả năng bắt cháy của thuốc cháy chậm Trong thực tế, nhiệt độ bắt cháy của thuốc cao hơn nhiều so với nhiệt độ bùng cháy Nhiệt độ bắt cháy phụ thuộc vào áp lực nén ép, áp lực nén càng cao thì nhiệt độ bắt cháy càng cao Chính vì vậy, với các loại thuốc mồi cháy, châm cháy cũng như mọi loại thuốc cháy chậm khác được nén ở áp suất vừa đảm bảo khả năng bắt cháy vừa đảm bảo chịu được thử nghiệm rung xóc,

va đập hay thử rơi Đối với thuốc châm cháy cho ngòi cao xạ 37, 57 mm của

-27-

Liên Xô là hệ thuốc cháy chậm trên nền Sb2S5 nên áp lực nén ép chỉ quy định không cao vào khoảng 1000 KG/cm2 [1,2]

4.8 ảnh hưởng của nhiệt lượng cháy

Nhiệt lượng cháy của thuốc cháy chậm là nhiệt lượng sinh ra trong quá trình cháy của thuốc Nhiệt lượng cháy của thuốc được tính bằng lượng nhiệt sinh ra trong một đơn vị khối lượng của thuốc Thứ nguyên hay sử dụng là Kcal/kg hay KJ/kg

Nhiệt lượng của thuốc cao hay thấp phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hoá học hay nói cách khác phụ thuộc vào nhiệt lượng phản ứng cháy của chất cháy và chất oxy hoá có trong thành phần thuốc [13,14]

Đối với thuốc châm cháy, nhiệt lượng này có ý nghĩa rất lớn để duy trì

sự cháy và quá trình truyền cháy từ thuốc châm cháy sang trụ truyền nổ trong cơ cấu giữ chậm Nếu nhiệt lượng của thuốc quá thấp, nhiệt lượng toả ra trong quá trình cháy sẽ truyền nhiệt sang các chi tiết cơ khí làm cho thuốc cháy chậm có thể bị tắt giữa chừng do nhiệt không đủ duy trì quá trình cháy

Đối với hệ thuốc châm cháy của Liên Xô sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm thì nhiệt lượng cháy khoảng 178 ữ 186 Kcal/kg [5,6]

V Quá trình nén ép thuốc cháy chậm vào vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57

mm và phương pháp hiệu chỉnh

Có thể nói rằng khi thuốc cháy chậm đã đảm bảo các thông số hoả thuật cần thiết thì công nghệ nén ép lại là một yếu tố quyết định đến sự hoạt động tin cậy của thuốc trong các chi tiết giữ chậm Thực tế dã cho thấy nhiều trường hợp ngòi cao xạ nghiệm thu không đạt yêu cầu có liên quan đến quá trình nén

ép thuốc cháy chậm Chính vì vậy, khi nghiên cứu chế tạo thuốc cháy chậm thì việc nghiên cứu về chế độ nén ép là không thể tách rời

Chế độ nén ép được quan tâm bởi các chỉ tiêu sau [5, 13,14]:

 áp lực nén ép

 Thời gian lưu áp

-28-

 Số lớp thuốc

 Khối lượng lớp thuốc Các thông số nén ép trên ảnh hưởng rất lớn đến các thông số hoả thuật của thuốc bao gồm [13,14]:

 Tốc độ cháy chậm

 Khả năng bắt cháy

 Khả năng dẫn cháy, truyền cháy

5.1 Quá trình nén ép và phương pháp nén ép thuốc cháy chậm vào vành tự huỷ

Quá trình nén ép thuốc cháy chậm vào vành tự huỷ được thực hiện theo tiến trình: Nén phần thuốc mồi cháy và phần thuốc châm cháy trước sau đó nén ép phần thuốc giữ chậm

Để nén ép thuốc cháy chậm vào vành tự huỷ có thể sử dụng hai phương pháp:

- Phương pháp nén ép kiểu đối trọng

- Phương pháp nén ép kiểu định vị

Mỗi một phương pháp có ưu nhược điểm khác nhau Phương pháp định

vị khó khống chế được lực ép nhưng lại khống chế được chiều cao cột thuốc Phương pháp này có thể sử dụng cho nén ép các loại thuốc không cần khắt khe với tốc độ cháy chậm Phương pháp nén đối trọng tuy đảm bảo được lực ép nhưng khó khống chế được chiều cao cột thuốc Phương pháp này thích hợp cho nén ép các chi tiết giữ chậm có yêu cầu khắt khe về tốc độ cháy chậm

Đối với thuốc châm cháy có thể sử dụng cả hai phương pháp nén này Thực tế nhà máy Z129 hay sử dụng phương pháp nén định vị Đây là điểm cần lưu ý để nghiên cứu về đặc tính nén ép của thuốc châm cháy MC

5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số hoả thuật trong quá trình nén ép thuốc cháy chậm

• ảnh hưởng của áp lực nén ép

-29-

Nếu áp lực nén ép thấp hơn áp lực nén ép hợp lý thì thuốc châm cháy dễ

bị bong tróc trong thử nghiệm va đập, thử rơi, thử rung xóc Nếu áp lực nén ép cao hơn áp lực nén ép hợp lý thì thuốc khó bắt cháy hoặc hay bị tắt giữa chừng Như vậy, khoảng áp lực nén ép đảm bảo được cả hai yếu tố trên được gọi là khoảng áp lực nén ép hợp lý

Khoảng áp lực nén ép hợp lý thường được xác định theo phương pháp thực nghiệm Đối với thuốc châm cháy trên nền Sb2S3, Sb2S5 khoảng áp lực hợp lý là 900 ữ 1100 KG/cm2 [6,7] Với thuốc châm cháy MC cần phải nghiên cứu xác định khoảng áp lực nén ép hợp lý để đảm bảo các thông số hoả thuật của vành tự huỷ

• ảnh hưởng của thời gian lưu áp lực nén ép đến thời gian cháy

chậm v à các thông số hoả thuật

Như chúng ta đã biết độ ổn định, đồng nhất của mật độ thuốc sau khi nén ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định tốc độ cháy chậm của thuốc Việc lưu thời gian nén ép thuốc cháy chậm có một ý nghĩa rất lớn để đảm bảo độ đồng nhất mật độ tương đối của lớp thuốc nén Thuốc cháy chậm sau khi nén ép có

độ ổn định về mật độ cũng làm cho các thông số hoả thuật khác như: Khả năng bắt cháy, khả năng truyền cháy, khả năng duy trì sự cháy được cải thiện theo hướng tốt lên

Thời gian lưu áp lực nén ép hợp lý thông thường được quy định là 4 ữ 6 giây [1,2,5]

• ảnh hưởng của các yếu tố khác đến quá trình nén ép

- ảnh hưởng của cấp độ chính xác và độ nhẵn của chày cối nén ép

Đây là một ảnh hưởng rất quan trọng và đôi khi mang tính quyết định cho việc nâng cao độ ổn định của thuốc cháy chậm [5]

Các loại chày nén, cối nén cần phải có quy định hết sức cụ thể về dung sai cho phép khi chế tạo Dung sai này cần phải được kiểm nghiệm qua thực

- ảnh hưởng của nhận thức và thao tác khi vận hành thiết bị nén ép để nén ép sản phẩm

Việc nén ép thuốc cháy chậm ảnh hưởng rất lớn đến các thông số hoả thuật nên phải hết sức được coi trọng Ngoài việc tăng cường kiểm tra chất lượng thuốc đầu vào, thực hiện tốt quá trình sấy thuốc, thường hoá thuốc, quá trình nén ép thường xuyên phải thực hiện tốt quy trình công nghệ nén ép Đây cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo kết quả thử nghiệm, kết quả sản xuất [5,6]

Trong quá trình nén ép cần phải hết sức lưu ý một số điểm sau:

- Mặt phẳng của đế trên, đế dưới của thiết bị nén ép: Mặt đế trên đế dưới của thiết bị nén ép phải song song với nhau và vuông góc với phương nén

ép

- Cối nén cần phải đặt giữa tâm của đế nén ép

-31-

- Chày nén cần phải nằm trên phương nén ép Nếu chày nén bị lệch càng nhiều ra khỏi phương nén ép thì mật độ thuốc nén càng thấp Tất nhiên các sản phẩm nén ép mắc lỗi này có thời gian cháy chậm không ổn định

- Cân nhầm lượng thuốc hoặc nhầm số lớp thuốc cháy chậm cần nén

- Cần tuân thủ đúng thời gian lưu áp suất nén theo quy định

Đối với lớp thuốc châm cháy có chiều dày nén ép là rất mỏng nên trong thực tế nếu không quan tâm đến điều này rất dễ làm cho khả năng bắt cháy của lớp thuốc châm cháy sẽ rất kém và không bắt cháy được nên gây tịt khi bắn Đây là vấn đề cần hết sức lưu tâm trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy

VI Nhược điểm của thuốc cháy chậm sử dụng trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô và phương án thay thế của nhà máy Z129

Phương án thiết kế các phần thuốc cháy chậm trên vành tự huỷ của Liên Xô có ưu điểm là khá đơn giản: Thực chất trong mỗi loại vành tự huỷ chỉ dùng 2 loại thuốc Phần thuốc giữ chậm vành tự huỷ ngòi cao xạ 37 mm dùng

MK, ngòi cao xạ 57 mm dùng MC-2 Phần thuốc mồi cháy và bắt cháy của vành tự huỷ các ngòi này đều loại thuốc giữ chậm MK, MC-2 bổ sung thêm 20% thuốc đen [1,2]

Tuy nhiên trong thực tế sử dụng ở Việt Nam có một nhược điểm cơ bản sau: Điều kiện khí hậu của Việt Nam là khí hậu nhiệt đới nóng ẩm khắc nghiệt hơn điều kiện khí hậu của Liên Xô nên các loại ngòi cao xạ 37, 57 mm do Liên Xô viện trợ xuống cấp khá nhanh do phần thuốc châm cháy và mồi cháy

bị hút ẩm nên chỉ sau một thời gian không dài số lượng ngòi bị tịt khi bắn vượt quá giới hạn cho phép [2] Để đảm bảo độ tin cậy của ngòi nhằm đảm bảo sẵn sàng chiến đấu các loại ngòi này bắt buộc phải thường xuyên kiểm tra và thay thế vành tự huỷ mới gây tốn kém không nhỏ về tài chính

Nguyên nhân hút ẩm của thuốc mồi cháy, châm cháy là do thành phần thuốc châm cháy, mồi cháy có chứa thuốc đen Thuốc đen là một loại thuốc cháy chậm có chứa KNO3 là loại nguyên liệu có khả năng hút ẩm rất cao

Phần thuốc mồi cháy:

Nhà máy đã nghiên cứu thay thế thuốc mồi cháy cho vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm bằng thuốc CЦ-1 kết hợp với thuốc B-11

Giải pháp của phương án thay thế này như sau:

Thuốc CЦ-1 và B-11 không hỗn hợp với nhau mà được nén thành 2 lớp riêng biệt Việc sử dụng phương án này là dựa trên cơ sở mồi cháy của ngòi lựu đạn hệ Ф1 Quá trình bắt cháy của phần thuốc mồi cháy này như sau: Lớp thuốc CЦ-1 làm nhiệm vụ bắt cháy từ hạt lửa và truyền lửa cho thuốc B-11 Thuốc B-11 cháy truyền lửa cho phần thuốc giữ chậm trên vành tự huỷ Như vậy, lớp thuốc B-11 chính là lớp thuốc đệm giữa thuốc CЦ-1 với phần thuốc giữ chậm bởi nếu không có lớp thuốc đệm này lớp thuốc giữ chậm khó có thể bắt cháy từ thuốc CЦ-1 Như vậy, phần thuốc mồi cháy trong vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm với hai lớp thuốc CЦ-1 và B-11 đảm bảo đồng thời được cả hai thông số hoả thuật là khả năng bắt cháy và truyền cháy

Hiện nay, nhà máy Z129 đã ổn định công nghệ nén ép phần thuốc mồi cháy này và độ tin cậy khi bắn của giải pháp này rất cao, khả năng hoạt động tin cậy của vành tự huỷ đến trên 99,5% [2] Nhà máy Z129 cũng đã ứng dụng kết quả này ứng dụng cho nén ép phần thuốc châm cháy Tuy nhiên, giải pháp ứng dụng rất tốt cho nhiệm vụ mồi cháy nhưng nhiệm vụ châm cháy lại có độ tin cậy rất kém Chính vì vậy, nhà máy đã chủ trương nghiên cứu một giải pháp khác cho thuốc châm cháy

Phần thuốc châm cháy:

-33-

Nhà máy Z129 đã nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy trên cơ sở hỗn hợp của hai loại thuốc CЦ-1, B-11 Qua thử nghiệm cho thấy: nếu dùng hỗn hợp này thì khả năng kích nổ của vành tự huỷ với trụ truyền nổ rất thấp chỉ đạt

90 ữ 95% Nguyên nhân của hiện tượng này có thể là do hỗn hợp có tốc độ cháy quá nhanh và nhiệt lượng cháy quá cao Để khắc phục hiện tượng này nhà máy Z129 đã bổ sung một lượng nhựa thông vào hỗn hợp nhằm làm giảm tốc độ cháy và nhiệt lượng cháy [2]

Nhà máy Z129 đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp thuốc châm cháy với nhiều tỷ lệ thành phần khác nhau và đã đưa ra tỷ lệ thành phần như trong bảng

6 vào áp dụng sản xuất [2]

Cỡ hạt thuốc:

Thuốc B-11 và CЦ-1 nhà máy sử dụng loại thuốc do Trung tâm Công nghệ nghiên cứu chế tạo theo tiêu chuẩn của Liên Xô [2,5]

VII Nhược điểm của thuốc châm cháy do Z129 và vấn đề cần nghiên cứu thay thế loại thuốc châm cháy này

Qua thực tế sản xuất của mấy năm gần đây cho thấy loại thuốc châm cháy do nhà máy Z129 nghiên cứu chế tạo có ưu điểm:

- Khả năng bắt cháy tốt từ phần thuốc giữ chậm

- Khắc phục được nhược điểm thuốc châm cháy của Liên Xô là ít hút

ẩm, kéo dài được tuổi thọ của ngòi

Song loại thuốc này cũng đã bộc lộ một nhược điểm là khả năng kích

nổ trụ truyền nổ đôi khi chưa thực sự tin cậy Số lô ngòi bắn kiểm tra khả năng

tự huỷ của ngòi có đến 10 ữ 15% số lô không đạt yêu cầu nghiệm thu [12]

Qua các khảo sát ban đầu cho thấy loại thuốc châm cháy hỗn hợp này chưa đáp ứng được một số thông số hoả thuật đó là khả năng kích nổ trụ truyền nổ Đây cũng chính là một tồn tại cần phải giải quyết để nâng cao chất lượng sản phẩm quốc phòng theo chủ trương chung của Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng

Để nâng cao được chất lượng của thuốc châm cháy có lẽ việc đầu tiên phải tiến hành phân tích và nghiên cứu độ kém tin cậy của thuốc châm cháy

có thể đạt kết quả mong muốn Chính vì vậy, phương án chế tạo loại thuốc châm cháy với thành phần có tính khả thi hơn

Loại thuốc châm cháy mới cần phải khắc phục được cả nhược điểm của thuốc Liên Xô và nhược điểm của thuốc nhà máy Z129 đó là vừa phải đảm bảo có tuổi thọ lâu dài trong bảo quản vừa phải có khả năng kích nổ ngòi đạn tốt

Trên các cơ sở đó nhiệm vụ nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy MC

để thay thế hỗn hợp thuốc B-11, CЦ-1 đã được đề cập

Việc nghiên cứu thuốc châm cháy MC là nhằm nâng cao độ tin cậy của vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm trong điều kiện sản xuất hiện tại của nhà máy Z129 nên không thể chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu công nghệ chế tạo thuốc mà phải đồng thời nghiên cứu cả chế độ nén ép, đặc biệt là đặc tính nén

ép thuốc để định hướng cho nhà máy làm chủ được quá trình nén ép Chính vì vậy, quá trình nghiên cứu thuốc châm cháy này cần phải thực hiện nghiên cứu cơ bản tại phòng thí nghiệm sau đó phải thử nghiệm ứng dụng tại điều kiện sản xuất của nhà máy Như vậy, qua các nhận xét trên cho thấy nội dung chủ yếu của đề tài được đặt ra là:

1- Nghiên cứu và phân tích nguyên nhân kém tin cậy của thuốc châm cháy của Liên Xô và thuốc châm cháy do nhà máy Z129 nghiên cứu chế tạo

-36-

để lựa chọn phương án nghiên cứu, lựa chọn thành phần và giải pháp công nghệ chế tạo thuốc châm cháy MC cho ngòi đạn pháo cao xạ 37, 57 mm

2- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ chế tạo đến các thông

số hoả thuật của thuốc châm cháy MC để ổn định và hiệu chỉnh quá trình chế tạo thuốc

3 Nghiên cứu đặc tính nén ép và chế độ nén ép vào vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm nhằm đảm bảo cho thuốc châm cháy MC thoả mãn các tính năng hoả thuật khi nén ép vào vành tự huỷ

4 Thử nghiệm một số các tính năng hoả thuật của thuốc châm cháy MC trong điều kiện sản xuất của nhà máy Z129 để kiểm tra khả năng ứng dụng của thuốc cháy chậm

5 Kết luận , kiến nghị

Phần thứ hai

Các kết quả nghiên cứu và biện luận

I Phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu và phương án nghiên cứu thuốc châm cháy MC

• Phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp phân tích logic kết hợp với phương pháp thực nghiệm rút ra quy luật giữa các số liệu thống kê, có tham khảo tài liệu trong

và ngoài nước

- Triệt để ứng dụng kết quả, kinh nghiệm các công trình đã nghiên cứu

về thuốc cháy chậm để lựa chọn giải pháp công nghệ chế tạo; tận dụng khai thác các kết quả đã nghiên cứu về thuốc châm cháy trước đây để rút ngắn quá trình nghiên cứu và áp dụng

• Phương án nghiên cứu

-37-

- Trên cơ sở phân tích nhược điểm của thuốc châm cháy của Liên Xô và cơ sở nghiên cứu phân tích các nguyên nhân nhược điểm của thuốc châm cháy do nhà máy Z129 nghiên cứu để đưa ra hướng nghiên cứu thuốc châm cháy MC mới

- Lựa chọn thành phần nghiên cứu trên cơ sở phối hợp các loại thuốc cháy chậm đã nghiên cứu để rút ngắn quá trình nghiên cứu Sử dụng công nghệ trộn ướt trong quá trình nghiên cứu chế tạo thuốc châm cháy MC

- Thuốc châm cháy MC nghiên cứu phải đáp ứng và phù hợp với các

điều kiện nén ép hiện hành tại nhà máy Z129

- Sử dụng các thiết bị gia công và kiểm tra nguyên liệu, thiết bị chế tạo thuốc, xác định các thông số hoả thuật của thuốc, đặc tính nén ép trên cơ sở trang thiết bị của phòng Nghiên cứu hoả thuật của Trung tâm Công nghệ

- Nghiên cứu khả năng không bong tróc của thuốc châm cháy MC trong các thử nghiệm rung xóc, va đập, thử rơi và khả năng kích nổ ngòi cao xạ khi

sử dụng thuốc châm cháy MC nén ép vào vành tự huỷ tại nhà máy Z129 - Tổng cục Công nghiệp quốc phòng

II Nghiên cứu nguyên nhân kém tin cậy của thuốc châm cháy do nhà máy Z129 nghiên cứu

Việc nghiên cứu phân tích các nguyên nhân kém tin cậy của thuốc châm cháy do Z129 chế tạo là một nhiệm vụ rất cần thiết để đề ra hướng nghiên cứu thuốc châm cháy MC đảm bảo khắc phục được các nhược điểm đã vấp phải

Để phân tích đánh giá được nguyên nhân độ hoạt động chưa tin cậy của vành tự huỷ cao xạ trong thời gian qua chúng tôi tiến hành khảo sát thuốc châm cháy hỗn hợp do nhà máy Z129 nghiên cứu chế tạo theo hai hướng:

- Tháo một số ngòi đã thử nổ tĩnh để khảo sát nguyên nhân hoạt động kém tin cậy của lớp thuốc châm cháy

- Xác định thông số hoả thuật để so sánh với kết quả khảo sát thuốc châm cháy lấy từ vành tự huỷ ngòi cao xạ 37, 57 mm của Liên Xô

-38-

Với kết quả từ hai hướng này có thể kết luận về nguyên nhân và nhược

điểm của loại thuốc này

- Khảo sát vành tự huỷ không kích nổ thuốc TEN:

Qua khảo sát một số cơ cấu tự huỷ tháo từ ngòi cao xạ 37, 57 mm không nổ trong quá trình thử nghiệm, nghiệm thu tại nhà máy Z129 cho thấy các hiện tượng không nổ liên quan đến khả năng kích nổ của phần thuốc châm cháy như sau: Phần thuốc châm cháy cháy hết, phần thuốc đen trong trụ truyền nổ cháy hết nhưng phần thuốc nổ TEN không nổ Hiện tượng này có thể có ba nguyên nhân:

1 Trạm nổ và vỏ ngòi vặn không chặt gây lọt khí nên khi thuốc đen cháy đã gây thoát khí làm giảm áp suất và nhiệt độ nên không kích nổ được phần thuốc TEN

2 Thuốc TEN không đảm bảo chất lượng nên khả năng bắt cháy của thuốc kém hoặc được lớp thuốc TEN được nén ép quá giới hạn cho phép làm cho khả năng bắt cháy kém nên quá trình bắt cháy để chuyển sang quá trình

nổ của thuốc không xẩy ra

3 Có khả năng tốc độ cháy của hỗn hợp thuốc trên quá nhanh làm tăng

áp suất đột ngột gây lọt khí ngay khi thuốc đen trong trụ truyền nổ chưa cháy hết nên không đủ điều kiện áp suất và nhiệt độ để gây nổ thuốc TEN

Qua kiểm tra các tài liệu, phiếu kiểm tra chất lượng các chi tiết cơ khí, các chỉ tiêu nén ép, điều kiện kỹ thuật nghiệm thu và các phiếu nghiệm thu, phiếu kiểm tra chất lượng thuốc TEN trong vành tự huỷ, biên bản nén ép thuốc TEN, biên bản nén ép thuốc châm cháy vào vành tự huỷ; chế độ và biên bản vặn chặt trạm nổ vào ngòi [12] cho thấy:

 Thuốc TEN đảm bảo các thông số kỹ thuật theo điều kiện nghiệm thu, chế độ nén ép theo đúng quy định của bản vẽ thiết

kế

 Các chi tiết lắp ngòi đã được kiểm ren 100% trước khi lắp ráp

-39-

Vì vậy, có thể loại trừ các nguyên nhân có liên quan đến chất luợng của thuốc TEN và nguyên nhân vặn không chặt Nếu vậy, nguyên nhân do thông

số hoả thuật của thuốc là có khả năng hơn cả

- Khảo sát thông số hoả thuật của thuốc châm cháy do Z129 chế tạo:

Để có cơ sở kết luận về giả thiết này chúng tôi đã tiến hành khảo sát một số thông số hoả thuật của thuốc châm cháy do Z129 Các thông số hoả thuật cơ bản như nhiệt độ bùng cháy, tốc độ cháy, nhiệt lượng cháy, mật độ giả, cỡ hạt thuốc đã được khảo sát Các kết quả này được so sánh với thuốc châm cháy của Liên Xô [ 6, 7 ]

Qua các số liệu trên bảng 8 cho thấy một số vấn đề như sau:

- Thuốc châm cháy do Z129 chế tạo có tốc độ cháy nhanh khoảng 0,10

ữ 0,15 giây/cm còn thuốc châm cháy của Liên Xô thời gian cháy chậm hơn nhiều khoảng 3 ữ 3,5 giây/cm (thử bằng phương pháp nén ép vào ống cháy chậm)

- Nhiệt lượng của thuốc do Z129 nghiên cứu cao hơn thuốc châm cháy của Liên Xô khoảng 1,19 ữ 1,23 lần

Bảng 8: Một số thông số hoả thuật của thuốc châm cháy hỗn hợp do nhà

máy Z129 nghiên cứu và thuốc châm cháy của Liên Xô

Thông số

Thuốc châm cháy hỗn hợp do Z129 nghiên cứu

Thuốc châm cháy ngòi cao xạ

37 của Liên Xô

Thuốc châm cháy ngòi cao xạ