Пиротехнический воспламенительный состав

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения различных специзделий и боеприпасов. Пиротехнический воспламенительный состав включает перхлорат калия в качестве кислородсодержащего окислителя, в качестве металлического горючего - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, дициандиамид и фторкаучук. Состав получен в форме виброуплотненных гранул размером 1-3 мм, обеспечивающих плотное укладывание гранул в объеме изделия при снаряжении, без слипания гранул при насыпании, и формирование пористой структуры газопроницаемого слоя. Заряд из такого состава, дополнительно к воспламенительному действию при формировании высокотемпературного факела, также способен выполнять разрывное действие за счет динамичного генерирования большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объеме боеприпаса. При этом состав технологически безопасен за счет флегматизирующего действия фторкаучука, воспламеняется и горит в объеме от любого инициирующего импульса тепловой энергии.

 

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно, к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения различных спе-изделий и боеприпасов.

Из уровня данной области техники известен пиротехнический воспламенительный состав, характеризующийся высокой чувствительностью к трению и тепловому импульсу и который содержит (мас.%) : 60 перхлорат калия и 40 алюминиевый порошок, описанный в книге А.А. Шидловского, Основы пиротехники, М., «Машиностроение», 1973 г., с.72-73 и патент US №3473472, F42В 13/40, 1969 г.

Этот пиротехнический состав используется для создания кратковременных ярких вспышек в качестве заряда в патронах для ночной аэрофотосъемки или в катридже фотовспышки соответственно.

Недостатком известного состава является следствие высокой чувствительности - опасность несанкционированной вспышки в технологическом процессе, что ограничивает промышленное серийное производство зарядов из него.

Технологические возможности использования известного состава ограничены узкой областью назначения только в качестве воспламенительного средства основного снаряжения изделий, потому что при его горении образуется незначительное количество газообразных продуктов, что определяет непригодность применения в качестве вышибного или разрывного заряда в боеприпасах.

Кроме того, мелкодисперсные компоненты состава определяют высокую плотность виброупаковки пиротехнического состава в фейерверочном заряде, что вынуждает для его инициирования воспламенения и горения в объеме применять дополнительный разрывной заряд, что усложняет конструкцию и не всегда пригодно для реализации из-за стесненных габаритов изделия.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей воспламенительного пиротехнического состава, самодостаточного и универсального действия, безопасного в служебном обращении и переработке в функциональные заряды.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пиротехническом воспламенительном составе, включающем перхлорат калия в качестве кислородсодержащего окислителя и металлическое горючее - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, согласно изобретению, он выполнен в форме гранул размером 1-3 мм из смеси, дополнительно включающей дициан-диамид и фторкаучук, при следующем соотношении компонентов, мас.% :

перхлорат калия	53-58
металлическое горючее	32-38
дициандиамид	4-7
фторкаучук	3-5.

Отличительные признаки предложенного технического решения придали новое качество составу, заряд из которого, дополнительно к воспламенительному действию при формировании высокотемпературного факела, выполняет еще и разрывное действие за счет динамичного генерирования большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объеме боеприпаса.

Воспламенительно-разрывной состав технологически безопасен за счет флегматизирующего действия фторкаучука при смешивании компонентов пиротехнической смеси.

Предложенный гранулированный пиротехнический состав воспламеняется и горит в объеме от любого инициирующего импульса тепловой энергии.

Введение в пиротехнический состав порошкообразного дициандиамида обеспечило технологическую безопасность перемешивания компонентов в смесителе, а при горении состава - обильное газовыделение, скачком повышающее давление в замкнутом локальном объеме боеприпаса, развивая метательный или разрывной импульс, то есть формирует совмещение функций: по созданию воспламенительного форса, передаваемого на основное снаряжение изделия и генерированию газообразного рабочего тела импульса давления.

Оптимизированный диапазон содержания в составе дициандиамида определен экспериментально для стабилизации скорости его горения и обеспечения необходимого удельного выхода генерируемых при этом газообразных продуктов в качестве рабочего тела, транспортирующего дисперсную фазу, способствуя созданию объемного аэрозольного образования.

Выполнение пиротехнического воспламенительно-разрывного состава, который не прессуется в заряд, а используется в форме виброуплотненных гранул, обеспечивает объемное его горение для интенсификации функционального действия. При этом гранулы насыпсыпного состава плотно укладываются в объеме изделия при снаряжении, без слипания гранул между собой, формируя пористую структуру газопроницаемого слоя.

Размер гранул состава в оптимизированном диапазоне 1-3 мм, который удовлетворяет условиям переработки в заряды и обеспечивает заданную эффективность действия по назначению, выбран экспериментально по технологическим возможностям действующего пиротехнического оборудования.

Перхлорат калия в совокупности с алюминиевым порошком или порошком алюминиево-магниевого сплава образует термическую основу пиротехнического состава в сбалансированном реакционном соотношении по кислороду, сохранив количественное подобие по известному составу.

Дициандиамид - газообразующее вещество, которое стабилизирует скорость горения воспламенительного состава, отличительной особенностью которого является реакционное разложение с выделением тепловой энергии, что способствует лучшему диспергированию основного снаряжения целевого заряда.

При содержании в пиротехническом воспламенительном составе дициандиамида меньше 4 мас.% вырождается разрывное его действие из-за недостаточного газовыхода.

Содержание в пиротехническом воспламенительном составе дициандиамида больше 7 мас.% является избыточным по дополнительному действию в качестве разрывного, формирующего метательный импульс.

Фторкаучук служит технологическим связующим, которое при горении выделяет дополнительную газовую фазу из структурных хлора и фтора.

При содержании в пиротехническом составе фторкаучука меньше 3 мас.% возникает неравномерность распределения компонентов смеси при приготовлении смеси в стандартном технологическом оборудовании.

При содержании в пиротехническом составе фторкаучука больше 5 мас.% свободные активные элементы, образующиеся при его термодеструкции, вступают в химическое взаимодействие с металлическим горючим, в результате чего резко повышаются температура и скорость горения состава, снижая показатели назначения и эффективность его основного действия.

Альтернативное применение в качестве порошка металлического горючего алюминиево-магниевого сплава повышает калорийность состава и удельный выход газообразных продуктов его горения. Структурно связанный в сплаве алюминий имеет повышенную реакционную способность, так как не подвержен окислению кислородом воздуха, а магний, теряя в сплаве излишнюю активность, повышает скорость горения пиротехнического состава.

При этом порошок алюминиево-магниевого сплава используется дисперсностью не выше 40 мкм для того, чтобы обеспечить диспергирование металлического горючего во всем объеме состава при технологическом смешивании его компонентов.

Выбранная дисперсность порошка металлического горючего, имеющего развитую поверхность, обеспечивает его распределение в объеме состава при смешивании компонентов, что служит для динамичного газообразования при высокоскоростном горении пиротехнического заряда, который выполняет дополнительную функцию разрывного снаряжения.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

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 неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления воспламенительного пиротехнического состава на действующем оборудовании, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Оптимальное массовое соотношение компонентов состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и проверено испытаниями опытной партии зарядов из состава по изобретению, который приготавливался в пределах предложенных диапазонов содержания компонентов, на их границах и за границами этих диапазонов.

Гарантированное достижение улучшенных показателей назначения составов, содержащих компоненты в оптимизированных диапазонах массового их соотношения, позволяет использовать действующее технологическое оборудование для серийного изготовления вос-пламенительно-разрывных зарядов из предложенного пиротехнического состава.

Пиротехнический воспламенительный состав, включающий перхлорат калия в качестве кислородсодержащего окислителя и металлическое горючее - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, отличающийся тем, что он выполнен в форме гранул размером 1-3 мм из смеси, дополнительно включающей дициандиамид и фторкаучук при следующем соотношении компонентов, мас.%:

перхлорат калия	53-58
металлическое горючее	32-38
дициандиамид	4-7
фторкаучук	3-5