Замедлительный пиротехнический состав
Владельцы патента RU 2376271:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Изобретение относится к пиротехнике. Пиротехнический замедлительный состав содержит 80-93 мас.% хромата свинца и 7-20 мас.% фторопласта 2М-поливинилиденфторида. Состав имеет скорость горения 0,58-0,98 мм/с, надежно поджигается от воспламенительного состава с тепловыделением 360 кал/г и может быть использован для снаряжения устройств взрывной автоматики. 1 табл.
Изобретение относится к пиротехнике, а именно к пиротехническим замедлительным составам, применяемым для снаряжения различного рода устройств, относящихся к элементам взрывной автоматики, в частности во взрывных болтах и резаках.
В данных устройствах замедлительный пиротехнический состав должен легко воспламеняться и сгорать со строго определенной, воспроизводимой и небольшой скоростью горения, иметь невысокое тепловыделение и газовыделение, а также низкую чувствительность к механическим воздействиям. Скорость горения замедлительного пиротехнического состава должна мало зависеть от начальной температуры.
Известен замедлительный пиротехнический состав (Патент РФ №2225385, МПК7 С06В 33/12, С06С 7/00, публ. 10.03.2004, Бюл. №7), содержащий (мас.%): вольфрам 13-65; хромат бария 25-70; перхлорат калия 6-25; дисульфид молибдена 0,5-8 и фторопласт-4-политетрафторэтилен или фторопласт-3-политрифторхлорэтилен 0,5-5. Данный состав имеет низкое тепловыделение (320-450 кал/г), малое газовыделение (10-20 см3/г), низкую чувствительность к механическим воздействиям, воспроизводимую скорость горения (0,4-40 мм/с).
Недостатком данного состава является высокая зависимость скорости горения от температуры. Так, изменение скорости горения состава в прессованных образцах диаметром 4 мм в интервале от -60 до +60°С составляет 30-40%.
Другим примером замедлительного пиротехнического состава может служить состав (Вспомогательные системы ракетно-космической техники. Под ред. И.В.Тишунина. - М.: Мир, 1970), содержащий (мас.%): хромат бария 50-97 и бор 3-50. Состав, содержащий 3 мас.% бора и 97 мас.% хромата бария, имеет небольшую скорость горения 2,6 мм/с. Исследования показали, что скорость горения данного пиротехнического состава можно уменьшить за счет снижения содержания бора. Так, при содержании в составе бора 2,5 мас.% скорость горения его составляет 2 мм/с. При этом изменение скорости горения от начальной температуры в диапазоне от -50 до +50°С составляет 9,8-27,2% и зависит от высоты столбика состава.
Недостатком данного состава является его высокая гигроскопичность при хранении на воздухе при влажности 98%. После хранения при такой влажности в течение 12 суток состав в прессованном виде сорбирует до 0,8% влаги и вследствие этого происходит затухание горения.
Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является замедлительный малогазовый состав (Патент РФ №2237646, МПК7 С06В 33/06, 33/12, С06С 7/00, публ. 10.10.2004, Бюл. №28), содержащий (мас.%): хромат свинца 75-88; фторопласт-4-политетрафторэтилен 10-24,5 и алюминиевую пудру 0,5-2. Состав при испытании в кольце сечением канала 3,5×3,5 мм имеет небольшую скорость горения от 0,49 до 0,58 мм/с и невысокие коэффициенты зависимости скорости горения от температуры (10-14,5%). По нашим данным, удельное газовыделение этого состава составляет 45 см3/г.
Проведенные нами исследования состава, содержащего 0,5 мас.% алюминиевой пудры, 75 мас.% хромата свинца и 24,5 мас.% политетрафторэтилена, показали, что состав, запрессованный при относительной плотности 0,7 в цилиндрический канал диаметром 5 мм, выполненный в стальной втулке диаметром 13,5 мм, не горит в интервале температур от -60 до +60°С. При этом для зажигания данного состава применялись воспламенительные составы с разным тепловыделением 360, 860 и 1100 кал/г.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка замедлительного пиротехнического состава горящего в узких каналах и легко воспламеняющегося от составов с относительно низким тепловыделением (350-450 кал/г).
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, следующий:
- скорость горения 0,58-0,98 мм/с;
- изменение скорости горения от начальной температуры в диапазоне от -60 до +60°С составляет 9,9-20%;
- удельное газовыделение 40-69 см3/г;
- температура воспламенения 400-430°С;
- удельное тепловыделение 284-302 кал/г;
- состав надежно зажигается от воспламенительного состава, имеющего тепловыделение 360 кал/г.
Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что в замедлительном пиротехническом составе на основе хромата свинца и фторопласта, согласно изобретению, используют фторопласт-2М-поливинилиденфторид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хромат свинца | 80-93 |
| Фторопласт-2М-поливинилиденфторид | 7-20 |
Отличие заявляемого изобретения заключается в применении фторопласта-2М-поливинилиденфторида вместо фторопласта-4-политетрафторэтилена и исключении дополнительного компонента - алюминиевой пудры, а также в подборе соотношения компонентов, что позволило получить замедлительный пиротехнический состав с требуемыми характеристиками.
При экспериментальной отработке заявляемого состава использовался порошок хромата свинца ГОСТ 4524-78, прошедший через сетку с размером ячейки в свету 1000 мкм, и порошок фторопласта-2М-поливинилиденфторид ТУ 6-05-1781-84, прошедший через сетку с размером ячейки в свету 250 мкм. Смешивание компонентов проводилось в шаровой мельнице без применения жидкостей.
Скорость горения определялась на образцах диаметром 5 мм и длиной 15 мм при относительной плотности состава 0,7.
Удельное газовыделение состава определялось волюмометрическим методом после сжигания смеси в установке, предварительно вакуумированной до остаточного давления ~10-2 мм рт.ст.
Температура воспламенения определялась нагревом состава закрытым источником тепла при скорости нагрева 20-30 град/мин.
Удельная калорийность состава измерялась по стандартной методике калориметрированием в среде воздуха.
Соотношение компонентов и характеристики заявляемого состава и прототипа приведены в таблице.
| № п/п | Наименование показателей | Заявляемый состав | Прототип по патенту РФ №2237646 от 04.01.2003 г. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Компоненты составов, мас.% | |||||||
| Хромат свинца | 93 | 90 | 87 | 85 | 80 | 75 | 88 | |
| Поливинилиденфторид | 7 | 10 | 13 | 15 | 20 | - | - | |
| Политетрафторэтилен | - | - | - | - | - | 24,5 | 10 | |
| Алюминиевая пудра | - | - | - | - | - | 0,5 | 2 | |
| 2 | Скорость горения в цилиндрическом канале диаметром 5 мм в стальной втулке диаметром 13,5 мм, мм/с: | |||||||
| - при комнатной температуре; | 0,62 | 0,91 | 0,97 | 0,87 | 0,8 | не горит | не горит | |
| - при -60°С; | 0,58 | 0,84 | 0,86 | 0,85 | 0,67 | не горит | не горит | |
| - при +60°С | 0,66 | 0,93 | 0,98 | 0,96 | 0,83 | |||
| 3 | Изменение скорости горения в диапазоне температур от -60 до +60°С, % | 12,9 | 9,9 | 12,4 | 12,6 | 20 | - | - |
| 4 | Температура воспламенения, °С | 430 | 430 | 420 | 410 | 400 | 500 | - |
| 5 | Удельное газовыделение, см3/г | 40 | 45 | 55 | 60 | 69 | 45 | - |
| 6 | Удельное тепловыделение, кал/г | 290 | 292 | 302 | 289 | 284 | - | - |
Из таблицы следует, что разработанный состав имеет тепловыделение 284-302 кал/г, скорость горения в диапазоне 0,58-0,98 мм/с, удельное газовыделение от 40 до 69 см3/г, изменение скорости горения от начальной температуры от 9,9 до 20%, температуру воспламенения в диапазоне от 400 до 430°С. Заявляемый состав горит в интервале температур от +60 до -60°С.
В заявляемом составе наиболее оптимальным является следующее соотношение компонентов, мас.%:
| Хромат свинца | 87-90 |
| Фторопласт-2М-поливинилиденфторид | 10-13 |
При таком соотношении компонентов в составе достигается следующий технический результат:
- удельное газовыделение 45-55 см3/г;
- удельное тепловыделение 292-302 кал/г;
- скорость горения 0,84-0,98 мм/с;
- максимальный разброс значений скорости горения в канале диаметром 4 мм в интервале температур от -60 до +60°С не превышает ±15%;
- изменение скорости горения от начальной температуры в интервале от -60 до +60°С составляет 9,9-12,4%;
- гигроскопичность состава, запрессованного в канал диаметром 5 мм, после хранения при влажности 98% в течение 12 суток составляет 0,15%. После такого хранения состав горит при температуре -60°С со скоростью 0,88 мм/с (при комнатной температуре и влажности воздуха 50% состав горит со скоростью 0,91 мм/с);
- состав надежно зажигается от воспламенительного состава, имеющего тепловыделение 360 кал/г;
- чувствительность к трению 15 класс опасности;
- чувствительность к удару 20 класс опасности.
Заявляемый пиротехнический замедлительный состав разработан для использования во взрывных болтах и пирорезаках и может быть использован в других устройствах, где используются медленногорящие составы.
Замедлительный пиротехнический состав, включающий хромат свинца и фторопласт, отличающийся тем, что он содержит фторопласт-2М-поливинилиденфторид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| хромат свинца | 80-93 |
| фторопласт-2М-поливинилиденфторид | 7-20 |
