Пиротехнический замедлительный состав

 

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в замедлителях для различного рода устройств, относящихся к элементам взрывной автоматики. Предложенный пиротехнический замедлительный состав содержит порошкообразные вольфрам, хромат бария, перхлорат калия и технологические добавки, в качестве которых использованы дисульфид молибдена и фторопласт-4 или фторопласт-3. Изобретение направлено на создание пиротехнического замедлительного состава со сниженной чувствительностью к механическим воздействиям и стабильной скоростью горения. 3 табл.

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в замедлителях для различного рода устройств, относящихся к элементам взрывной автоматики, в частности во взрывных болтах и взрывных источниках звука. В данных устройствах от используемого пиротехнического состава требуются строго определенная и воспроизводимая скорость горения, низкие тепловыделение и газовыделение, невысокая чувствительность к механическим воздействиям, в особенности к трению.

Известен пиротехнический состав (Вспомогательные системы ракетно-космической техники. М.: Мир, 1970, с.49), содержащий смесь вольфрама (27 мас. %), хромата бария (58 мас. %), перхлората калия (10 мас.%) и диатомовой земли (5 мас.%). Данный состав имеет низкое значение удельного газовыделения ~ 10 см³/г, низкое тепловыделение ~ 1465 Дж/г и малую скорость горения ~ 0,68 мм/с. Недостатком данного состава является большой разброс значений скорости горения ±25% и высокая чувствительность к механическим воздействиям, сравнимая с азидом свинца, а также наличие технологической инертной добавки - диатомовой земли (SiO₂), не участвующей в горении, которая снижает диапазон скоростей горения при изменении соотношения компонентов, что сокращает область применения таких составов.

Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является пиротехнический замедлительный состав (Патент США 3726730, С 06 В 33/00, Н. кл. 149-40, публ. 10.04.73), содержащий в качестве горючего вольфрам, а в качестве окислителей хромат бария и перхлорат калия, в качестве технологической добавки диатомовую землю и в качестве добавки, снижающей температурный коэффициент времени горения, мыла тяжелых металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вольфрам - 10 - 90 Хромат бария - 10 - 60 Перхлорат калия - 4,5 - 15 Диатомовая земля - 3 - 12 Мыла тяжелых металлов - 0,5 - 1,5 Например, состав, содержащий вольфрам 35 мас.%, хромат бария 49 мас.%, перхлорат калия 10 мас.%, диатомовую землю 5 мас.% и стеарат цинка 1 мас.%, имеет скорость горения ~ 2 мм/с и низкое тепловыделение. При повышении содержания вольфрама и перхлората калия в составе соответственно увеличивается скорость его горения.

Недостатком данного состава является необходимость использования легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), например теплого толуола (60^oС), для равномерного распределения мыла по всей массе состава и последующей сушки состава при ~ 100^oС, что приводит к увеличению опасности обращения с составом. Практика работ с пиротехническими составами показывает, что добавки органических соединений мало снижают чувствительность к механическим воздействиям. Кроме того, они увеличивают удельное газовыделение, что приводит к увеличению разброса в скоростях горения состава. Поэтому другими недостатками данного состава (прототипа) являются большой разброс значений скорости горения и высокая чувствительность к механическим воздействиям, а также наличие технологической инертной добавки - диатомовой земли (SiO₂), не участвующей в горении, которая снижает диапазон скоростей горения при изменении соотношения компонентов, что сокращает область применения таких составов.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение чувствительности состава к механическим воздействиям, стабилизация скорости горения и упрощение технологии изготовления состава при сохранении значений тепловыделения и скорости горения.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, следующий: - скорость горения 0,6-40 мм/с; - разброс значений скорости горения менее ±8,5%; - чувствительность к трению 8-16 класс опасности;
- чувствительность к удару 16-20 класс опасности;
- удельное газовыделение 10-20 см³/г;
- удельное тепловыделение 1340-1885 Дж/г.

Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что в пиротехническом замедлительном составе на основе вольфрама, хромата бария, перхлората калия и технологических добавок, согласно изобретению, в качестве технологических добавок используют дисульфид молибдена и фторопласт-4 или фторопласт-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вольфрам - 13 - 65
Хромат бария - 25 - 70
Перхлорат калия - 6 - 25
Дисульфид молибдена - 0,5 - 8
Фторопласт-4 или фторопласт-3 - 0,5 - 5
Отличие заявляемого изобретения заключается в применении компонента состава дисульфида молибдена, который обеспечивает снижение чувствительности к механическим воздействиям, а также препятствует прилипанию состава к пресс-инструменту, и компонента фторопласта, обеспечивающего, наряду со снижением чувствительности к механическим воздействиям, формуемость запрессовок состава. Помимо этого, экспериментальным путем подобрано соотношение компонентов состава и установлено, что данные компоненты участвуют в реакции горения, повышают скорость и устойчивость горения (табл.1, 2). Дисульфид молибдена и фторопласт, обладая антифрикционными свойствами, в процессе смешивания компонентов изолируют основные компоненты состава друг от друга, что приводит к снижению усилий в зоне контакта частиц при механических воздействиях на стадиях приготовления состава и изделий, а также их эксплуатации.

Дисульфид молибдена и фторопласт при горении состава разлагаются с образованием химически активных веществ, которые взаимодействуют с основными компонентами состава с выделением тепла, что вызывает повышение скорости и стабильности горения. Были проведены опыты по изучению влияния содержания фторопласта и дисульфида молибдена на скорость горения состава (табл.1 и табл.2 соответственно). Зависимость скорости горения состава с содержанием вольфрама 19,9 мас.%, хромата бария 69,6 мас.%, перхлората калия 10,0 мас.%, дисульфида молибдена 0,5 мас.% при добавках фторопласта-4 от 0,5 до 5 мас.% представлена в табл.1.

Зависимость скорости горения состава с содержанием вольфрама 19,8 мас.%, хромата бария 69,4 мас.%, перхлората калия 9,8 мас.% и фторопласта 1 мас.% при добавках дисульфида молибдена от 0,5 до 8,0 мас.% представлена в табл.2.

Согласно экспериментальным данным добавки дисульфида молибдена и фторопласта приводят к увеличению (табл.1, 2) и стабилизации скорости горения и соответственно хорошей воспроизводимости результатов. Например, состав с содержанием вольфрама 19,2 мас.%, хромата бария 67,3 мас.%, перхлората калия 9,5 мас.%, фторопласта 2,0 мас.% и дисульфида молибдена 2,0 мас.% при относительной плотности 0,55 горит со скоростью 2,7 мм/с с разбросом значений ±8,5% (20 опытов). При увеличении относительной плотности состава с 0,55 до 0,7 скорость горения снижается на ~ 25% и в 2-3 раза уменьшается разброс значений скорости.

Для экспериментальной отработки заявляемого состава использовались порошки компонентов, прошедшие через сетку с размером ячейки в свету, равным 100 мкм. Состав изготавливался посредством смешивания компонентов в шаровой мельнице с дюралевыми шариками без применения ЛВЖ. Согласно экспериментальным данным коэффициент неоднородности состава после смешивания в данном смесителе составляет 3-5%.

В процессе экспериментальной отработки состава скорость горения определялась на образцах диаметром 4 мм и длиной 5,0-5,3 мм при относительной плотности 0,55.

Калориметрирование осуществлялось по стандартной методике в инертной среде.

Удельное газовыделение состава определялось сжиганием образцов в установке, предварительно вакуумированной до остаточного давления ~10^-2 мм рт. ст.

Чувствительность состава к механическим воздействиям (трение и удар) определялась по ОСТ 3-6609-90 и ОСТ В 84-2447-90 соответственно.

Результаты проведенных испытаний представлены в табл.3.

Из табл.3 следует, что разработанный состав имеет тепловыделение в интервале 1340-1885 Дж/г, скорость горения в диапазоне 0,6-40 мм/с, удельное газовыделение от 10 до 20 см³/г, чувствительность к трению 8-16 класс опасности и удару 16-20 класс опасности. Данный пиротехнический замедлительный состав разработан для использования во взрывных болтах и взрывных источниках звука, а также может быть использован в других устройствах, где используются малогазовые пиротехнические составы с относительно малой скоростью горения и предъявляются требования к безопасности обращения с составом на стадиях приготовления состава и изделий, а также их эксплуатации.

Формула изобретения

Пиротехнический замедлительный состав, содержащий порошкообразные вольфрам, хромат бария, перхлорат калия и технологические добавки, отличающийся тем, что в качестве технологических добавок он содержит дисульфид молибдена и фторопласт-4 или фторопласт-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вольфрам 13-65

Хромат бария 25-70

Перхлорат калия 6-25

Дисульфид молибдена 0,5-8

Фторопласт-4 или фторопласт-3 0,5-5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3