ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ДЫМООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2009 года по МПК C06D3/00 C06B33/00 

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовую завесу, которую используют в целях маскировки личного состава и техники в условиях боевых действий.

Уровень техники характеризует состав черного дыма, представляющий собой металлохлоридную смесь, включающую (мас.%): 60 гексахлорэтана (окислитель), 19 магния (металлическое горючее) и 21 антрацена - дымообразователя (см. А.А.Шидловский, Основы пиротехники, М., Машиностроение, 1973, с.248), который по большинству совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному пиротехническому дымообразующему составу, который может быть использован для маскировки расположения своих войск, а также для задымления войск противника с целью затруднения его боевых действий.

Известный состав горит со скоростью примерно 4 мм/с и дает густой черный дым при свободном доступе воздуха, чтобы обеспечивалось сгорание антрацена, а не его возгонка. В противном случае получается серый дым, что снижает маскирующую способность.

Недостатком известного дымообразующего пиротехнического состава является высокая скорость пламенного горения заряда, уплотненного в корпусе боеприпаса, что ограничивает маскирующую способность генерируемого аэрозоля с относительно низкой концентрацией дисперсной фазы, а также низкая технологичность при изготовлении и переработке в заряды из-за пыления, являющегося причиной взрыва в производственном объеме.

Функциональным недостатком генерируемого дыма известным составом является неудовлетворительное рассеивание длинноволновых, в частности инфракрасных лучей, что не создает эффективного препятствия для средств наведения противника.

Заряды из этого состава изготавливаются прессованием, что из-за переуплотнения композиции затрудняет воспламенение непосредственно тепловым импульсом инициирующего устройства.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение показателей назначения дымообразующего состава, его кроющей способности и расширение функциональных возможностей по ослаблению излучений в широком диапазоне длин волн.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический дымообразующий состав на основе металлохлоридной смеси, включающий окислитель - гексахлорэтан, металлическое горючее - порошок магния и антрацен - дымообразователь, согласно изобретению дополнительно содержит связующее - фторкаучук, а удельная поверхность частиц порошка магния ограничена в диапазоне 1500-2500 см²/г при следующем со отношении компонентов (мас.%):

гексахлорэтан52-60магний8-12антрацен28-32фторкаучук3-5.

Другой особенностью предложенного состава является предпочтительное использование антрацена сырого каменноугольного с содержанием антраценового масла от 1 до 3% по массе.

Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности аэрозольобразующих зарядов из предложенного пиротехнического заряда при расширении диапазона маскировки от видимой области спектра (0,4-0,7 мкм) до инфракрасных лучей (5,5 мкм). Генерируемый при горении пиротехнического состава аэрозоль служит надежным экраном для защищаемых объектов, противодействующим средствам обнаружения и наведения на цель.

Заряд из предложенного пиротехнического состава при горении формирует дымовую завесу с хорошей кроющей способностью и минимальной светопроницаемостью, которая достаточно устойчива на воздухе и не ядовита.

Дисперсная фаза дыма в воздухе образует аэрозоль, наибольшее светорассеяние, а следовательно, и наилучшая маскирующая способность которого достигается с размерами частиц, близкими к длинам волн видимого света, то есть от 1,0 до 0,1 мкм.

Присутствие в воздухе дыма понижает его светопроницаемость за счет поглощения или рассеивания значительной части света частицами дыма.

Введение в состав связующего фторкаучука технологически обеспечивает пластификацию композиции, а функционально, являясь активным окислителем, формирует дополнительную дисперсионную фазу более высокой счетной и массовой концентрации в генерируемом аэрозоле за счет образования соединений с магнием: MgCl₂ и MgF₂.

Содержание в составе фторкаучука менее 3 мас.% является недостаточным для пластификации композиции в технологически однородную массу для безопасного формования зарядов, характеризующихся заданной функциональной эффективностью показателей назначения.

Введение в состав фторкаучука более 5 мас.%, при ограниченном содержании магния приводит к уменьшению дисперсной фазы в генерируемом при горении заряда аэрозоле.

Уменьшение сравнительно с прототипом относительного массового содержания магния направлено на снижение скорости горения состава до оптимальной, что повышает время генерирования аэрозоля и маскирующее действие дымообразующего состава по изобретению.

Магний в состав вводится в виде высокодисперсного порошка марки МПФ-4 для более равномерного распределения в объеме пиротехнических зарядов, обеспечивающего повышение поверхности контакта с компонентами и более активного взаимодействия.

При использовании в составе порошка магния с удельной поверхностью 1500 см²/г скорость его горения снижается до уровня функционально неприемлемой плотности генерируемого аэрозоля, при этом возможно затухание процесса горения.

Состав с содержанием порошка магния, удельная поверхность частиц которого более 2500 см²/г, нетехнологичен в приготовлении и переработке из-за пыления и, следовательно, взрывоопасности производства пиротехнического состава и зарядов на его основе.

При содержании магния более 12 мас.% пиротехнический состав горит с избыточной скоростью в режиме пламенного горения с образованием преимущественно MgO, что снижает маскирующее действие генерируемого при горении аэрозоля из-за недостатка в нем более эффективных дымообразующих хлорида магния и активного углерода.

При содержании в составе магния менее 8 мас.% дисперсная фаза в генерируемом аэрозоле недостаточна для создания плотной маскирующей дымовой завесы.

Повышение относительного массового содержания в составе антрацена обеспечивает при горении заряда его термодеструкцию, в результате которой в маскирующем облаке заметно повышается содержание несгоревших активных частиц углерода, увеличивающих дисперсную фазу и ее эффективность.

При содержании в пиротехническом составе антрацена менее 28 мас.% происходит полное сгорание, что определяет плотность генерируемого аэрозоля на уровне прототипа.

При введении в пиротехнический состав антрацена более 32 мас.% происходит его возгонка без образования оптически активной дисперсной фазы, то есть маскирующая способность аэрозоля не увеличивается.

Гексахлорэтан - основной окислитель металлического горючего, с которым образует термический состав, содержится в композиции в оптимальном количестве для надежного горения состава и генерирования аэрозоля.

При содержании в пиротехническом составе гексахлорэтана менее 52 мас.% снижается количество активной дисперсной фазы и эффективность маскирующего действия генерируемого при горении заряда аэрозоля.

Содержание в составе гексахлорэтана более 60 мас.% определяет наличие в маскирующем аэрозоле свободного токсичного хлора, что небезопасно для защищаемого личного состава.

Выбор антрацена сырого каменноугольного, который содержит антраценовое масло, определен тем, что пиротехнический состав приобретает пластичность, исключается пыление компонентов в процессе смешивания и при этом обеспечивается необходимая плотность заряда, который прессуется относительно низким удельным усилием (300-400 кгс/см²).

Антрацен сырой каменноугольный характеризуется доступностью в отечественном производстве, низкой стоимостью и прогрессивными технологическими свойствами.

При содержании антраценового масла менее 1 мас.% вышеописанные достоинства нивелируются до уровня прототипа, при его содержании более 3 мас.% происходит эксудация масла в процессе и после прессования состава.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Технологический порядок приготовления предложенного состава.

Вначале магниевый порошок обрабатывается 25%-ным раствором фторкаучука марки СКФ-32 путем смешивания в лопастном смесителе в течение 5 минут.

Затем в смеситель добавляют гексахлорэтан и антрацен и все вместе смешивают в течение 10 минут.

Далее приготовленную однородную массу выгружают из смесителя на лотки и провяливают при температуре 18-35°С в течение 20-24 часов.

Оптимальное содержание компонентов предложенного состава для достижения максимальной плотности и маскирующей способности генерируемого устойчивого аэрозоля было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и подтверждено испытаниями опытных зарядов.

Характерные композиции пиротехнических дымовых составов приведены в таблице.

ТаблицаКомпоненты и характеристики составовСодержание компонентов (мас.%) и значение характеристик12345Гексахлорэтан5052566062Магний (МПФ-4)61210814Антрацен сырой каменноугольный3831302922Фторкаучук (СКФ-32)65432Скорость горения состава, запрессованного при давлении 400 кг/см², мм/с0,450,590,550,520,65Маскирующая способность, м²/г3,904,824,754,723,85Плотность состава, г/см²1,551,691,651,621,50

Из таблицы следует, что составы 1, 2, 3 удовлетворяют тактико-техническим требованиям по обеспечению функциональности зарядов при гарантированном достижении показателей назначения дымообразующего состава.

Состав 1 характеризуется низкой скоростью горения и уменьшенным количеством дисперсной фазы в генерируемом аэрозоле, что снижает эффективность маскировки.

Состав 5 имеет относительно высокую скорость горения (возможно пламенного) за промежуток времени, заметно ниже заданного, что определяет низкую маскирующую способность генерируемого аэрозоля.

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 дымообразующего пиротехнического состава можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к пиротехническим дымообразующим составам, которые используют в целях маскировки личного состава и техники в условиях боевых действий. Пиротехнический дымообразующий состав содержит окислитель - гексахлорэтан, металлическое горючее - порошок магния с удельной поверхностью частиц 1500-2500 см²/г, дымообразователь - антрацен, связующее - фторкаучук. В качестве антрацена может быть использован антрацен сырой каменноугольный с содержанием антраценового масла от 1 до 3% по массе. Изобретение обеспечивает надежное экранирование защищаемого объекта в диапазоне от видимой области спектра (0,4-0,7 мкм) до инфракрасных лучей (5,5 мкм). 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Пиротехнический дымообразующий состав на основе металлохлоридной смеси, включающий окислитель - гексахлорэтан, металлическое горючее - порошок магния и антрацен - дымообразователь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит связующее - фторкаучук, а удельная поверхность частиц порошка магния ограничена диапазоном 1500-2500 см²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гексахлорэтан52-60магний8-12антрацен28-32фторкаучук3-5