Пиротехническая дымообразующая металлохлоридная смесь
Владельцы патента RU 2355669:
Емельянов Валерий Нилович (RU)
Захарова Зинаида Александровна (RU)
Вареных Николай Михайлович (RU)
Вагонов Сергей Николаевич (RU)
Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам. Пиротехническая смесь для образования дымовой маскирующей завесы содержит гексахлорбензол, окись цинка, фенолформальдегидную смолу и порошок алюминиево-магниевого сплава в качестве металлического горючего. Изобретение направлено на повышение дымообразования при горении пиротехнического состава и маскирующей способности дымового облака. 2 табл.
Изобретение относится оросится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовое облако, используемое в качестве маскирующей завесы.
Широко известны пиротехнические дымообразующие металлохлоридные смеси, в которых в качестве хлорсодержащего окислителя содержатся гексахлорбензол, гексахлорэтан, хлорат и перхлорат калия, а металлическое горючее представляет собой порошки алюминия, железа, цинка, которые описаны в книге А.А.Шидловского «Основы пиротехники». М.: Машиностроение, 1973, с.244.
Уровень данной области техники характеризует состав по патенту США 2939779, нац. кл. 149-29, 1960 г., который содержит (мас.%): 30-45 гексахлорэтана, 30-45 окиси цинка, 14-25 перхлората аммония и 4-7 технологической связки.
Недостатком этого состава является взрывоопасность при изготовлении и служебном обращении, что затрудняет практическое использование в промышленном производстве дымообразующих шашек.
По числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному выбран состав по патенту США 3485171, нац. кл. 102-56, 1956 г., который содержит (мас.%): 45,5 гексахлорэтана, 7 алюминия гранулированного и 47,5 окиси цинка.
Недостатком известного дымообразующего состава является низкая скорость горения (0,7 мм/с) композиции россыпью, потому что она непригодна к прессованию, а переуплотненный вибропрессованием описанный состав практически трудно воспламеняется, что ограничивает использование с целью дымообразования. Маскирующая способность при этом составляет 2,8-3,0 м2/г, что недостаточно для постановки дымовой завесы или ложной цели.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение технологичности дымообразующего состава при повышении показателей назначения.
Требуемый технический результат достигается тем, что пиротехническая дымообразующая металлохлоридная смесь, включающая хлорсодержащий окислитель, металлическое горючее и окись цинка согласно изобретению дополнительно содержит фенолформальдегидную смолу, в качестве хлорсодержащего окислителя в ней использован гексахлорбензол, а металлическое горючее представляет собой порошок алюминиево-магниевого сплава, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гексахлорбензол | 63-75 |
| порошок алюминиево-магниевого сплава | 12-17 |
| окись цинка | 10-15 |
| фенолформальдегидная смола | 3-5. |
Отличительные признаки придали составу новые технологические качества и функциональные свойства, обеспечив при этом повышение основных технических характеристик.
Состав по изобретению технологичен: прессуется и не пылит при наличии технологической связки - фенолформальдегидной смолы, вводимой в форме в композицию лака, что позволяет использовать в смеси летучий хлорсодержащий компонент, эффективный окислитель. При этом повышается механическая прочность заряда из предложенной смеси.
Маскирующая способность нового состава в 1,3-1,5 раза выше, чем у прототипа, а габариты формируемой завесы больше в полтора-два раза.
Дополнительным эффектом предложенного состава, за счет включения в композицию гексахлорбензола и фенолформальдегидной смолы, является поглощающая способность электромагнитного излучения генерируемым при горении дымом с частичками сажи 1,0-2,8 мкм в среднем инфракрасном диапазоне (на длине волн 2,0-5,6 мкм), что позволяет противодействовать тепловым головкам самонаведения, а также применять плотную дымовую завесу для маскировки объектов вооружения и военной техники.
При содержании в составе гексахлорбензола менее 63 мас.% происходит неполное сгорание композиции, что снижает показатели назначения.
При содержании в составе гексахлорбензола более 75 мас.% происходит повышение скорости горения, что приводит к выгоранию сажи и снижению маскирующей способности дымового облака.
Использование в качестве металлического горючего порошка алюминиево-магниевого сплава обосновано тем, что при этом совокупно обеспечиваются необходимые сроки хранения состава с гарантированной химической активностью алюминия и стимулированной магнием заданной скоростью горения состава. Металлическое горючее полностью переводит структурные составляющие гексахлорбензола в аэрозоль, что улучшает эффективность дымообразования.
Оптимизированное количественное содержание в составе порошка алюминиево-магниевого сплава обеспечивает высокую маскирующую способность генерируемого дымового облака.
В случае содержания в составе порошка алюминиево-магниевого сплава меньше 12 мас.% температура горения недостаточна для разогрева инертной окиси цинка, которая реактивно генерирует хлориды цинка - дымообразующие.
При содержании в составе порошка алюминиево-магниевого сплава больше 17 мас.% происходит пламенное горение, без образования необходимого количества дыма для эффективной маскирующей завесы.
Окись цинка используется для повышения дымообразования и маскирующей способности дымового облака.
При содержании в составе окиси цинка меньше 10 мас.% происходит неудовлетворительное дымообразование, а при содержании больше 15 мас.% падает скорость горения состава, потому что в окислителе содержится недостаточно хлора для образования хлоридов металлов. Композиция расходуется на формирование балластных шлаков.
Фенолформальдегидная смола служит горючим связующим, наличие которой в смеси при изготовлении и переработке состава исключает пыление. В результате адгезионной связи компонентов смеси повышается механическая прочность прессованного заряда, а при использовании состава по назначению улучшается его воспламеняемость.
Фенолформальдегидная смола в композицию вводится в виде 50%-го спиртового раствора.
При содержании в смеси фенолформальдегидной смолы менее 3 мас.% не обеспечивается сыпучесть приготавливаемой смеси из-за неравномерного распределения в объеме, поэтому автоматическое ее дозирование проблематично, то есть смесь нетехнологична для серийного производства.
При содержании в дымообразующем составе фенолформальдегидной смолы более 5 мас.% смесь влажная, что увеличивает необходимое время сушки. Скорость горения заряда из этой композиции падает, что снижает маскирующую способность дымовой завесы.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Оптимальный количественный состав предложенной дымообразующей смеси был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен испытаниями опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения уровня показателей назначения.
Ниже приведены характерные составы, в которых компоненты включены в середине выбранных диапазонов массового содержания, по их границам и за пределами заявленных диапазонов массового содержания каждого компонента.
| Таблица 1 | |||||
| Структурный состав и количественное содержание смеси по изобретению | |||||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Гексахлорбензол | 62 | 63 | 70 | 75 | 78 |
| Порошок алюминиево-магниевого сплава | 18 | 17 | 15 | 12 | 11 |
| Окись цинка | 14 | 15 | 12 | 10 | 9 |
| Фенолформальдегидная смола | 6 | 5 | 3 | 3 | 2 |
Испытания опытных составов проводили в 80-мм патроне, в тонкостенный (1 мм) металлический корпус которого через бумажную оболочку запрессован предложенный дымообразующий состав, масса которого 1,5 кг.
При давлении прессования 1500 кг/см2 коэффициент уплотнения смеси составляет 0,92-0,95. Высота заряда - 165 мм.
Приведение заряда в действие осуществляется от воспламенительно-вышибного заряда патрона из дымного ружейного пороха массой 15 г.
Результаты сопоставительных испытаний опытных составов приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Сравнительные показатели назначения составов | |||||||
| показатели | Предложенный состав | US 3485171 | US 2939779 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| Масса заряда, кг | 1,5 | 1,5 | 1,45 | 1,45 | 1,45 | 1,45 | 1,1 |
| Маскирующая способность в видимом диапазоне, м2/г | 3,6 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,0 | 3,0 | 2,8 |
| Маскирующая способность в ИК-диапазоне (2,0-5,6 мкм), м2/г | 0,6 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 0,6 | 0,1 | 0,1 |
| Дымообразующая способность, % | 70 | 78 | 76 | 76 | 70 | 53 | 51 |
| Скорость горения, мм/с | 0,8 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,0 | 0,63 | 0,56 |
| Время дымообразования, с | 140 | 120 | 120 | 120 | 130 | 140 | 150 |
| Срок хранения, год | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5-6 | 5-6 |
| Габариты дымовой завесы, м | |||||||
| ширина | 10-12 | 15-20 | 15-20 | 15-20 | 10-12 | 6-12 | 6-10 |
| высота | 3-5 | 6-10 | 6-10 | 6-10 | 3-5 | 3-5 | 3-7 |
| длина | 70 | 80-90 | 80-90 | 80-90 | 60 | 70 | 60 |
Из таблицы 2 следует, что заряд из предложенного состава по эффективности действия превосходит аналоги в 1,3-1,5 раз, а именно: по маскирующей и дымообразующей способности, по габаритам формируемой дымовой завесы.
Кроме того, состав по изобретению технологичен в процессе промышленной переработки, что определяет практическое использование при изготовлении дымовых боеприпасов.
Характерной особенностью предложенного состава является высокая маскирующая способность (1,2 м2/г) в среднем ИК-диапазоне электромагнитного излучения (2,0-5,6 мкм), что расширяет функциональные возможности его применения, сравнительно с известными аналогами.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления дымообразующей металлохлоридной смеси можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Пиротехническая смесь для образования дымовой маскирующей завесы, содержащая гексахлорбензол, металлическое горючее и окись цинка, отличающаяся тем, что она содержит фенолформальдегидную смолу, а в качестве металлического горючего - порошок алюминиево-магниевого сплава при следующем содержании компонентов, мас.%:
| гексахлорбензол | 63-75 |
| порошок алюминиево-магниевого сплава | 12-17 |
| окись цинка | 10-15 |
| фенолформальдегидная смола | 3-5 |
