Газообразующий состав для газогенератора (его варианты) и система безопасности газогенераторная
Изобретение относится к рабочим средам для газогенераторов. Предложены газообразующий состав для газогенератора (варианты), включающий производное тетразола и нитрат щелочного или щелочноземельного металла или аммония, и система безопасности газогенераторная. Изобретение направлено на создание нетоксичных, свободных от азидов газообразующих составов для газогенератора. 8 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 табл.
Изобретение относится к рабочим средам для газогенераторов, в частности к газообразующему составу для газогенератора (его вариантам), а также к системе безопасности газогенераторной, содержащей его.
Известен газообразующий состав для газогенератора, включающий топливо, выбранное из числа соединений азола, окислитель, выбранный из группы, включающей нитраты и перхлораты щелочного металла, щелочноземельного металла, лантанида и аммония, оксиды и пероксиды щелочного и щелочноземельного металлов, образующее шлак при высокой температуре вещество, выбранное из группы, включающей оксиды, гидроксиды, карбонаты и оксалаты щелочноземельного металла, и образующее шлак при низкой температуре вещество, выбранное из группы, включающей диоксид кремния, оксид бора, пентоксид ванадия, силикаты, бораты и карбонаты щелочного металла, природные глину и тальк (см. патент США №5 035 757, кл. С 06В 31/28, 1991 г.).
Кроме того, известен газообразующий состав для газогенератора, включающий топливо, выбранное из числа соединений азола, окислитель, выбранный из группы, включающей нитраты и перхлораты щелочного металла и щелочноземельного металла, снижающее количество образующихся в процессе сгорания токсичных оксидов азота вещество, представляющее собой соль щелочного металла неорганической или органической кислоты, выбранную из группы, включающей карбонат, триазол, тетразол, 5-аминотетразол, битетразол и 3-нитро-1,2,4-триазол-5-он, и образующее шлак при низкой температуре вещество, выбранное из группы, включающей диоксид кремния, природные глину и тальк (см. патент США №5 139 588, кл. С 06В 31/02, 1992 г.).
Задачей изобретения является расширение ассортимента нетоксичных, свободных от азидов газообразующих составов для газогенератора.
Поставленная задача решается предлагаемым газообразующим составом в следующих вариантах.
Первый вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола, а в качестве окислителя - оксид и/или пероксид цинка и смесь нитрата щелочного или щелочноземельного металла или аммония и оксогалогенового соединения щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 33,1
нитрат щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 52,3
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,1
графит 0,5
оксид и/или пероксид цинка остальное
Согласно предпочтительному признаку первого варианта состав содержит пероксид или оксид цинка в количестве 4 мас.% или оксид цинка в количестве 3 мас.% и пероксид цинка в количестве 1 мас.% или оксид цинка в количестве 1 мас.% и пероксид цинка в количестве 3 мас.%
Второй вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола, а в качестве окислителя - нитрат щелочного или земельно-щелочного металла или аммония, оксид цинка и пероксид цинка и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 34
нитрат щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 61,5
пероксид цинка 3,0
оксид цинка 1,0
графит 0,5
Третий вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 33
смесь нитратов щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 58,2
нитрат гуанидина 8,3
графит 0,5
Четвертый вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 31,6
нитрат щелочного металла или аммония 39,0
нитрат щелочноземельного металла или
аммония 20,9
нитрат гуанидина 8,0
графит 0,5
Пятый вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 30,8
нитрат щелочного металла или аммония 27,1
нитрат щелочноземельного металла или
аммония 33,8
нитрат гуанидина 7,8
графит 0,5
Шестой вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 28,9
смесь нитратов щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 63,3
нитрат гуанидина 7,3
графит 0,5
Седьмой вариант предлагаемого газообразующего состава для газогенератора, включающего азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, заключается в том, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола или его соль, а в качестве окислителя - нитрат щелочного или щелочноземельного металла или аммония и оксогалогеновое соединение щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 10,7
соль тетразола 25,9
нитрат щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5
или при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 16,6
соль тетразола 20
нитрат щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5,
или при следующем соотношении компонентов (мас.%):
производное тетразола 25,4
соль тетразола 11,2
нитрат щелочного или щелочно
земельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5
Дополнительным объектом изобретения является система безопасности газогенераторная, содержащая предлагаемый газообразующий состав.
Содержащиеся в предлагаемом газообразующем составе производные тетра-зола имеет следующую формулу:
где радикал R1 может быть одинаковым или различным с радикалами R2 или R3, однако либо радикал R2, либо радикал R3 присутствует, при этом радикалы являются: водородом, гидроксильной группой, амином, карбоксильной группой, алкилом с 1-7 атомами углерода, алкенилом с 2-7 атомами углерода, алкиламином с 1-10 атомами углерода, арилом, незамещенным или замещенным одним или несколькими заместителями, выбранными из группы, включающей амино, нитро, алкил с 1-4 атомами углерода и ариламино, в котором арильный остаток может быть замещен. Производные тетразола могут также иметься в виде солей, например, натриевых, калиевых, кальциевых, магниевых, цинковых, аммониевых и гуанидиновых солей.
Вышеуказанные радикалы предпочтительно являются:
радикал R1 - водородом, гидроксильной группой, амином, карбоксильной группой, метилом, этилом, пропилом или изопропилом, бутилом, изобутилом или третичным бутилом, n-пентилом, n-гексилом или n-гептилом, метиламином, этиламином, диметиламином, n-гептиламином, n-октиламином или n-дециламином, тетразолом, фениламином, фенилом, нитрофенилом или аминофенилом;
радикалы R2 или R3 - водородом, метилом или этилом, фенилом, нитрофенилом или аминофенилом.
Среди производных тетразола особенно предпочтительны 5-аминотетразол, 5-аминотетразолят лития, натрия, калия, цинка, магния, стронция или кальция, 5-аминотетразолнитрат, -сульфат, -перхлорат, и подобные соединения, 1-(4-аминофенил)-тетразол, 1-(4-нитрофенил)-тетразол, 1 -метил-5-диметиламино-тетразол, 1 -метил-5-метиламинотетразол, 1-метилтетразол, 1-фенил-5-аминотетразол, 1-фенил-5-окситетразол, 1-фенилтетразол, 2-этил-5-аминотетразол, 2-метил-5-аминотетразол, 2-метил-5-карбоксилтетразол, 2-метил-5-метиламинотетразол, 2-метилтетразол, 2-фенилтетразол, 5-(р-толил)-тетразол, 5-диаллиламинотетразол, 5-диметиламинотетразол, 5-этиламинотетразол, 5-окситетразол, 5-метилтетразол, 5-метиламинотетразол, 5-n-дециламино-тетразол, 5-n-гептиламинотетразол, 5-n-октиламинотетразол, 5-фенилтетразол, 5-фениаминотетразол или бис-(аминогуанидин)-азотетразол и 5,5'-азотетразолят дигуанидина, а также 5,5'-битетразол и его соли, так же, как и соединения 5,5'-би-1 Н-тетразоламмония.
В качестве наиболее предпочтительного производного тетразола применяется 5-аминотетразол и его соли, получаемые заменой ацидных атомов водорода такими не вызывающими сомнений с токсикологической точки зрения элементами, как кальций, магний или цинк. Вместе с тем, возможно применение и соединений, в которых катионом являются аммоний, гуанидин или его аминопроизводное.
Предпочтительными нитратами щелочного и щелочноземельного металлов являются нитраты лития, натрия, калия и стронция, а предпочтительным оксогалоидным соединением щелочного металла является перхлорат калия.
Предлагаемый газообразующий состав может также содержать замедлители горения, в качестве которых применяются вещества и их смеси, предназначенные через гетерогенный или гомогенный катализ регулировать характер горения и его скорость. Замедлителями горения, вступающими в реакции в форме гетерогенного катализа, являются металлы, оксиды металлов и/или карбонаты металлов и/или сульфиды металлов. В роли металлов при этом предпочтительно используют бор, кремний, медь, железо, титан, цинк или молибден. Также возможно применение карбоната кальция. Эти замедлители горения можно также применять в смеси друг с другом.
Замедлителями горения, участвующими в реакции в форме гомогенного катализа, являются, например, сера, бор, кремний или ферроцен и его производные. Эти замедлители горения под действием характерных для реакции температур переходят в газообразное состояние и могут вступать в реакцию, будучи как в исходном состоянии, так и в виде производных продуктов испарения. Массовая доля этих веществ в смеси может достигать 8%.
Предлагаемый газообразующий состав может также содержать присадки, предназначенные для снижения содержания таких вредных газов, как оксиды азота и/или окись углерода. Содержание этих вредных газов в получаемой газовой смеси определяется следующими факторами:
стехиометрическим составом смеси;
температурой и давлением, при которых протекает реакция;
присадками, влияющими на протекание реакции или присадками, влияющими на состав смеси продуктов реакции;
конструкцией газогенератора, в котором протекает химическая реакция.
Несмотря на то, что состав газовой смеси, приближенно соответствующий термодинамическим расчетам, относительно просто удается получить в закрытой системе, например, взрывной камере для опытов с высоким давлением, в условиях динамичного потока газов в самом газогенераторе это уже невозможно, так как равновесное состояние не может установиться в считанные миллисекунды, за которые протекает химическая реакция. Поэтому изобретением предусмотрено введение в состав или в зону выходящих газов веществ, способных оказывать каталитическое действие. Вдобавок к ним могут применяться уже рассмотренные выше замедлители горения и оксиды благородных металлов. Дополнительные возможности регулирования состава газов кроются в использовании таких благородных металлов, как палладий, рутений, рений, платина или родий, которые в процессе реакции, следующей за горением смеси, используют избыток кислорода в образовавшихся газах для химического преобразования угарного газа. Предпочтительный вариант практического воплощения этой идеи предусматривает нанесение таких присадок на керамическую подложку или их нанесение на металлические сетки в виде гальванических покрытий, имеющих столбчатую форму. Таким способом, в частности, может быть снижено содержание окиси углерода в газовой смеси.
Для понижения содержания оксидов азота могут использоваться присадки, которые по своим химическим свойствам способствуют преобразованию, в особенности, оксидов азота, например, диоксида азота, в нитраты или нитриты. В принципе для этого годятся все более или менее активные вещества, проявляющие в реакциях свойства оснований. К ним можно отнести, например, оксиды, гидроксиды или карбонаты нетоксичных элементов, например, таких как щелочные и щелочноземельные металлы, цинка, а также смеси этих соединений. При использовании эти соединения участвуют в образовании, главным образом, нитратов и нитритов этих элементов. Кроме того, для этого пригодны мочевина, гуанидин и его производные, соединения с аминными группами, такие как амидосулъфокислоты, амидокомплексы и т.п., а также амиды, реагирующие с диоксидом азота. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено введение пероксидов в поток газов в районе выпускных отверстий газогенераторов. При этом особенное преимущество заключается в том, что в результате описанных выше реакций наряду с понижением содержания оксидов азота образуется кислород, участвующий в последующих каталитических реакциях с участием угарного газа.
Присадки в соответствии с изобретением можно по отдельности или в смеси добавлять непосредственно в газообразующий состав либо вводить в выпускные каналы газогенератора. В случае введения присадок в выпускные каналы газогенератора целесообразно применять присадки в уплотненной форме, например в форме таблеток, пилюль или гранул. Массовая доля вводимых в газообразующий состав присадок составляет около 10 мас.%. Для присадок, применяемых в выпускных каналах, их количество может достигать 75% по массе от количества газообразующего состава.
Неожиданный эффект снижения содержания окиси углерода может быть также достигнут в том случае, когда некоторая часть горючего содержит соли, предпочтительно кальциевые, магниевые или цинковые соли аминотетразола, из которых наиболее предпочтительными являются соответствующие соли 5-аминотетразола, или производные мочевины. В этих случаях достаточно использовать лишь два окислителя (см. седьмой вариант).
Для регулирования скорости протекания реакции и температуры реакции можно вводить другие присадки. Такими присадками могут быть, например, бор или металл в виде порошка, такой как титан, алюминий, цирконий, железо, медь, молибден, а также стабильные гидриды этих металлов. Массовая доля такого рода присадок среди всех добавок составляет порядка 5%.
Предлагаемый газообразующий состав получают известным способом. К примеру, компоненты состава смешивают после сушки, просеивают, раскладывают на порции и прессуют в виде таблеток. Требуемая скорость горения смеси может быть достигнута приданием зернам определенной формы и размеров, например, путем дробления и просеивания частиц полученного сыпучего материала. Сыпучий материал можно изготавливать в большом количестве и, перемешивая фракции с различной динамической активностью, можно придавать ему заданные характеристики при горении. При этом для повышения безопасности или улучшения качества смешения можно использовать заранее приготовленные смеси из двух или трех компонентов. Например, окислитель перед смешением с производным тетразола или его смесью с нитратом гуанидина или солью тетразола может быть смешан с присадками.
Вместе с тем, состав может быть приготовлена также путем пластикации влажных компонентов с последующим гранулированием, выполняемом, например, путем протирания через сито, выдавливания экструдером и подобными способами. При этом могут добавляться связующие, такие как жидкое стекло, "неорганический каучук" (фосфорнитрилхлорид) или небольшие количества органических связующих, таких как полиакриловые смолы, политетрафторэтилен, гуаровая смола. Так как эти применяемые компоненты не являются ни токсичными, ни особенно химически активными и могут вступить в реакцию только с применением специальных воспламенителей, по отношению к ним нет необходимости принимать особые меры безопасности.
Полученный таким образом сыпучий материал готов к непосредственному применению. Для предотвращения истирания частиц сыпучего материала при обслуживании газогенераторов, которое приводит к изменению характеристик горения и может угрожать безопасности из-за возможности взрывного горения, на внешнюю поверхность частиц сыпучего материала может быть нанесено покрытие. Это покрытие может быть нанесено в виде лаковой оболочки, в состав которой в некоторых случаях для облегчения возгорания сыпучего материала могут добавляться повышающие воспламеняемость присадки. В качестве таких повышающих воспламеняемость присадок рассматриваются окислители, такие как пероксид цинка, перхлораты и порошки металлов, таких как титан, цирконий. Нанесение этих покрытий может быть осуществлено путем напыления материала покрытия, содержащего растворитель, например, в барабане, с последующим испарением растворителя.
Для специальных вариантов применения могут использоваться пористые структуры, с зернистой конструкцией. Такие пористые структуры могут быть приготовлены обычными способами, например, путем введения в смесь растворимых солей и их последующего растворения с помощью соответствующих растворителей или путем введения термически разлагающихся веществ, таких как бикарбонат аммония, ацетондикарбоновая кислота, порообразователей, пероксидов или азо-бис-изобутиронитрила, которые затем при последующем нагреве и отжиге при повышенной температуре удаляются из состава. Заданные характеристики состава определяются количеством, размером зерен и их распределением. Подобные газообразующие составы могут использоваться когда к примеру, требуется высокая скорость протекания реакции.
Воспламенение приготовленных газообразующих составов может выполняться обычными способами. При этом важно, чтобы после реакции из воспламенителя не выделялось никаких дополнительных токсичных газообразных продуктов горения. Согласно своим характеристикам безопасности газообразующий состав нечувствителен к трению, ударам и толчкам, а также не возгорается при нормальном давлении от пламени или искрового разряда от церия или железа. Однако при соответствующем воспламенении она горит быстро. Это повышает безопасность при его производстве и обращении с ним.
Предлагаемый газообразующий состав может применяться, например, в газогенераторах автомобильных системах безопасности совместно с обычными для автомобилей электрическими системами воспламенения.
При этом, в отличие от газогенераторов, использующих составы, содержащие азиды, отпадает необходимость решения сложной задачи задерживания шлаков, так как они не содержат никаких токсичных компонентов. Эти шлаки в основном состоят из карбонатов и хлоридов калия и натрия и содержат очень незначительное количество нитратов/нитритов и оксида цинка. Поэтому при удалении этих нетоксичных компонентов во внимание принимаются в основном только ограничения по запыленности воздуха.
Описываемые ниже примеры приведены с целью более подробного пояснения сущности настоящего изобретения.
Указанные ниже компоненты предлагаемого газообразующего состава гомогенизуют вместе в течение 30 минут в указанных ниже массовых пропорциях в пластиковых емкостях, находящихся в качающемся смесителе. Затем эти составы таблетируют в брикеты диаметром около 6 мм. Таблетированный образец массой 3, 5 грамма помещают в напорную взрывную бомбу объемом 25 мл, изготовленную из высококачественной стали. Реакция горения образца инициируется посредством смеси нитратов бора и калия (взятых в массовом соотношении 25:75) как воспламеняющего состава, а также нагреваемой током железной проволоки. С помощью пьезоэлектрической измерительной установки регистрируется изменение давления газообразных продуктов реакции по времени. В результате экзотермической реакции выделяются газообразные продукты горения, состоящие в основном из водяных паров, углекислого газа, азота и кислорода и соответствующие установленным требованиям к токсичности.
Характеристики горения описанных в вышеприведенных примерах газообразующих составов исследуются, к примеру, в измерительной установке, состоящей из камеры сгорания, направляющего поток газов устройства и фильтрационной камеры, при определенных параметрах конструкции установки. Газообразные продукты реакции собираются в 60-литровую емкость и исследуются на состав (основными компонентами являются вода, углекислый газ, азот и кислород).
Пример 1 иллюстрирует реакцию 5-аминотетразола (5-АТ3) в смеси, состоящей из трех окислителей. Результаты исследования состава газов, выделившихся после сгорания смеси в закрытой взрывной камере, показывают содержание угарного газа, равное 1800 частям на миллион частей (ч/милл.) газовой смеси. В примере 2 введение в состав пероксида цинка в количестве всего лишь 1% по массе неожиданно обеспечивает снижение содержания окиси углерода до 1100 ч/милл. при сохранении остальных параметров эксперимента. В примерах 3, 4 изменение состава смесей дает худшие результаты.
Результаты исследований газообразующих составов примеров 1-4 сведены в таблицах 1-3.
| Таблица 1 | ||||
| Массовая доля компонентов газообразующего состав | ||||
| Компоненты состава | Номер примера | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 5-аминотетразол | 33,1 | 33,1 | 34,0 | 33,1 |
| нитрат натрия | 52,3 | 52,3 | 61,5 | 52,3 |
| перхлорат калия | 10,1 | 10,1 | - | 10,1 |
| оксид цинка | 4,0 | 3,0 | 1,0 | - |
| пероксид цинка | - | 1,0 | 3,0 | 4,0 |
| графит | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Таблица 2 | |||
| Характеристики составов | |||
| Пример № | Теплота взрыва, кДж/г | Чувствительность к трению, Н | Чувствительность к удару, Дж |
| 1 | 3,61 | >360 | 10 |
| 2 | 3,69 | >360 | 10 |
| 3 | 3,70 | >360 | 10 |
| 4 | 3,82 | >360 | 7,5 |
| Таблица 3 | ||||
| Данные измерений во взрывной бомбе (объемом 25 мл) | ||||
| Пример № | Максимальное давление, бар (МПа) | Длительность реакции1), мс | Объем холодного газа2), л/г | Содержание окиси углерода ч/милл. |
| 1 | 715 (71,5) | 6,7 | 0,41 | 1800 |
| 2 | 707 (70,7) | 5,9 | 0,38 | 1100 |
| 3 | 729 (72,9) | 6,1 | 0,41 | 2000 |
| 4 | 660 (66,0) | 6,5 | 0,40 | 1800 |
| 1)длительность реакции измерена как отрезок времени между давлениями 40% и 60% от максимального давления; 2) измерения проведены после охлаждения до комнатной температуры. |
Примеры 5-8 показывают, что добавление цинковой, кальциевой и магниевой солей 5-аминотетразола благоприятно влияет на состав газообразных продуктов реакции. Установлено заметное снижение содержания окиси углерода. Кроме того, эти добавки влияют на скорость протекания реакции.
Результаты исследований газообразующих составов примеров 5-8 сведены в таблицах 4-7.
| Таблица 4 | ||||
| Массовая доля компонентов газообразующего состава, %) | ||||
| Компоненты состава | Номер примера | |||
| 5(=1) | 6 | 7 | 8 | |
| 5-аминотетразол (5-АТ3) | 33,1 | 25,4 | 16,6 | 10,7 |
| нитрат натрия | 52,3 | 52,7 | 52,7 | 52,7 |
| перхлорат калия | 10,1 | 10,2 | 10,2 | 10,2 |
| Zn (5-АТ3), | - | 11,2 | - | - |
| Са (5-АТ3), | - | - | 20,0 | - |
| Мg (5-АТ3), | - | - | - | 25,9 |
| оксид цинка | 4,0 | - | - | - |
| графит | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Таблица 5 | |||
| Характеристики составов | |||
| Пример № | Теплота взрыва, кДж/г | Чувствительность к трению, Н | Чувствительность к удару, Дж |
| 5(=1) | 3,61 | >360 | 10 |
| 6 | 3,64 | >360 | 10 |
| 7 | 3,46 | >360 | 15 |
| 8 | 2,74 | >360 | 20 |
| Таблица 6 | ||||
| Данные измерений во взрывной бомбе (объемом 25 мл) | ||||
| Пример № | Максимальное давление, бар | Длительность реакции1), мс | Объем холодного газа2), л/г | Содержание ударного газа, ч/милл. |
| 5(=1) | 715 (71,5) | 6,7 | 0,41 | 1800 |
| 6 | 662 (66,2) | 6,8 | 0,39 | 250 |
| 7 | 602 (60,2) | 6,6 | 0,40 | 140 |
| 8 | 81 (8,1) | 39,2 | 0,33 | 100 |
| 1)длительность реакции измерена как отрезок времени между давлениями 40% и 60% от максимального давления; 2) измерения проведены после охлаждения до комнатной температуры; |
| Таблица 7 | ||
| Результаты измерений в 60-литровой испытательной емкости | ||
| Пример № | Относительное уменьшение содержания окиси углерода3),% | Максимальное давление4), бар (МПа) |
| 5(=1) | 0 | 2,2 |
| 6 | 10 | 2,1 |
| 7 | 40 | 1,7 |
| 8 | 95 | <1,5 |
| 1)длительность реакции измерена как отрезок времени между давлениями 40% и 60% от максимального давления; 2)измерения проведены после охлаждения до комнатной температуры; 3)уменьшение рассчитано относительно результата, полученного в испытательной емкости в примерах 1 и 5; 4) при массе заряда 40 г. |
Примеры 9-12 отличаются друг от друга содержанием нитрата натрия и нитрата стронция, играющих роль окислителей. При увеличении доли нитрата стронция уменьшается масса шлаков, остающихся в испытательной емкости. Это означает, что с добавлением нитрата стронция улучшается отделяемость шлаков после реакции в фильтре газогенератора. Одновременно с этим в лучшую сторону меняется доля угарного газа среди газообразных продуктов реакции.
Результаты исследований газообразующих составов примеров 9-12 сведены в таблицах 8-10.
| Таблица 8 | ||||
| Массовая доля компонентов газообразующего состава, %) | ||||
| Компоненты состава | Номер примера | |||
| 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 5-аминотетразол | 33,0 | 31,6 | 30,8 | 28,9 |
| нитрат гуанидина | 8,3 | 8,0 | 7,8 | 7,3 |
| нитрат натрия | 58,2 | 39,0 | 27,1 | - |
| нитрат стронция | - | 20,9 | 33,8 | 63,3 |
| графит | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Таблица 9 | ||||
| Характеристики составов | ||||
| Пример № | Теплота взрыва, кДж/г | Чувствительность к трению, Н | Чувствительность к удару, Дж | Остаточная масса3), г |
| 9 | 4,06 | >360 | 20 | 1,5 |
| 10 | 3,90 | >360 | 15 | 1,2 |
| 11 | 3,61 | >360 | 20 | 1,0 |
| 12 | 3,41 | >360 | 15 | 0,8 |
| Таблица 10 | |||
| Данные измерений во взрывной бомбе (объемом 25 мл) | |||
| Пример № | Максимальное давление, бар (МПа) | Длительность реакции1), мс | Объем холодного газа2), л/г |
| 9 | 779 (77,9) | 6,1 | 0,46 |
| 10 | 767 (76,7) | 7,0 | 0,41 |
| 11 | 723 (72,3) | 7,3 | 0,42 |
| 12 | 620 (62,0) | 8,6 | 0,39 |
| 1)длительность реакции измерена как отрезок времени между давлениями 40% и 60% от максимального давления; 2)измерения проведены после охлаждения до комнатной температуры; 3) масса твердых частиц, оставшихся в 60-литровой испытательной емкости после сгорания в опытном газогенераторе 30 г газообразующего состава. |
1. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола, а в качестве окислителя - оксид и/или пероксид цинка и смесь нитрата щелочного или щелочноземельного металла или аммония и оксогалогенового соединения щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 33,1
нитрат щелочного или щелочноземельного
металла или аммония 52,3
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,1
графит 0,5
оксид и/или пероксид цинка остальное.
2. Газообразующий состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит пероксид цинка в количестве 4 мас.%.
3. Газообразующий состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит оксид цинка в количестве 4 мас.%.
4. Газообразующий состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит 3 мас.% оксида цинка и 1 мас.%. пероксида цинка.
5. Газообразующий состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит 1 мас.% оксида цинка и 3 мас.%. пероксида цинка.
6. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола, а в качестве окислителя - нитрат щелочного или щелочноземельного металла или аммония, оксид цинка и пероксид цинка и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 34
нитрат щелочного или щелочноземельного
металла или аммония 61,5
пероксид цинка 3,0
оксид цинка 1,0
графит 0,5.
7. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 33
смесь нитратов щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 58,2
нитрат гуанидина 8,3
графит 0,5.
8. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 31,6
нитрат щелочного металла или аммония 39,0
нитрат щелочноземельного металла или аммония 20,9
нитрат гуанидина 8,0
графит 0,5.
9. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 30,8
нитрат щелочного металла или аммония 27,1
нитрат щелочноземельного металла или аммония 33,8
нитрат гуанидина 7,8
графит 0,5.
10. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и нитрат гуанидина, а в качестве окислителя - смесь нитратов щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 28,9
смесь нитратов щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 63,3
нитрат гуанидина 7,3
графит 0,5.
11. Газообразующий состав для газогенератора, включающий азотсодержащее соединение в качестве топлива и окислитель, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения он содержит производное тетразола и его соль, а в качестве окислителя - нитрат щелочного или щелочноземельного металла или аммония и оксогалогеновое соединение щелочного или щелочноземельного металла или аммония и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 10,7
соль тетразола 25,9
нитрат щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5
или при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 16,6
соль тетразола 20
нитрат щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5,
или при следующем соотношении компонентов, мас.%:
производное тетразола 25,4
соль тетразола 11,2
нитрат щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 52,7
оксогалогеновое соединение щелочного или
щелочноземельного металла или аммония 10,2
графит 0,5.
12. Система безопасности газогенераторная, отличающаяся тем, что она содержит газообразующий состав по любому из пп.1-11.
