ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОВЫШЕННОЙ СИЛЫ Российский патент 2010 года по МПК C06B29/22 C06B45/10 

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к термопластичным газогенерирующим пиротехническим составам повышенной силы для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики.

Известны ракетные топлива на основе перхлората аммония (США 3218206, опубл. 16.11.65; Шидловский А.А. Основы пиротехники. М.: «Машиностроение», 1973, с.267), которые содержат в продуктах сгорания мало конденсированных веществ и обладают достаточно большой силой, однако эти ракетные топлива содержат отверждаемый компаунд (связующее - горючее), и поэтому вышеуказанные топлива не могут перерабатываться методами проходного прессования или экструзии.

Известен пиротехнический состав ОСТ В 84-2462-93. используемый в исполнительных механизмах пироавтоматики, содержащий 55% калия хлорнокислого и 45% железосинеродистого свинца, однако и он не обладает термопластичными свойствами и имеет недостаточно высокую силу (работоспособность) 223 кДж/кг.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является состав (патент РФ № 2261852 кл. С06В 29/02, 45/10), содержащий, мас.%:

перхлорат калия 85-70 смесь сополимера бутадиена и нитрила   акриловой кислоты с фенолоформальдегидной   смолой 15-30

который обладает термопластичностью и предназначен для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики. К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую силу (работоспособность) (см. табл.1) и большое количество конденсированной фазы (шлаков) в продуктах сгорания (53-43%), в основном KCl, который, как известно [П.П.Карпов. Средства инициирования. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1945, с.15]. вызывает коррозию и быстрый износ металла корпуса узла. Образование конденсированных продуктов сгорания, а также продуктов сгорания, обладающих коррозионными свойствами, снижает ресурс повторного использования корпусов исполнительных узлов пироавтоматики, а также приводит к снижению надежности работы указанных устройств.

Целью настоящего изобретения является создание термопластичного состава с более высокой работоспособностью (силой) и низким содержанием конденсированной фазы в продуктах сгорания (шлаков). Образующиеся продукты сгорания должны уменьшить коррозию металла корпуса исполнительного узла пироавтоматики, что увеличит ресурс повторного использования указанных устройств, а также надежность их работы.

Для достижения указанной технической задачи в предлагаемом пиротехническом составе использован в качестве окислителя перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый), а в качестве термопластичного связующего смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой в соотношении, мас.%:

перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85-75 смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой   кислоты с фенолоформальдегидной смолой 15-25,

при этом для достижения необходимой прочности получаемых элементов и благоприятной реологии формуемой массы предлагаемого состава методами проходного прессования или экструзией смесь полимеров взята в следующем соотношении компонентов, мас.%:

сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 5-95 фенолоформальдегидная смола остальное

Технический результат заключается в том, что названные компоненты впервые используются в предлагаемом сочетании и соотношении для приготовления термопластичного газогенерирующего пиротехнического состава, обладающего повышенной силой, образующего при сгорании минимальное количество шлаков (до 2%). При сгорании данного состава образуется в 1,5 раза меньше продуктов сгорания, обладающих коррозионным действием на металл корпуса исполнительного узла пироавтоматики.

Состав готовится механическим смешением указанных компонентов с последующей обработкой методами проходного прессования, экструзией или другими методами, используемыми для обработки термопластичных материалов, формируя из него трубку заданного диаметра с внутренним каналом, которая, в свою очередь, нарезается на цилиндрические элементы определенной высоты.

В табл.1 приведены сравнительные расчетные характеристики состава-прототипа и вариантов предлагаемого состава. Как следует из данных табл.1, предлагаемый состав превосходит состав-прототип по силе в 1,7 раз.

В табл.2 указаны расчетные продукты сгорания состава-прототипа и предлагаемого состава. Как видно, в продуктах сгорания предлагаемого состава присутствует в 1,5 раза меньше коррозионных соединений, чем в продуктах сгорания состава-прототипа. Количество образующихся конденсированных продуктов сгорания предлагаемого состава значительно меньше, чем у состава-прототипа (2% против 46%).

Для проведения сравнительных испытаний вариантов предлагаемого в качестве изобретения состава с составом-прототипом из них была изготовлена методом проходного прессования трубка с наружным диаметром 3,2 мм и внутренним диаметром 0,6 мм, которая затем была разрезана на цилиндрические элементы длиной 1,5 мм. Сравнительные испытания предлагаемого состава с составом-прототипом проводили в манометрической бомбе объемом 25 см³, масса сжигаемого состава 3 г. Испытания проводили по методике предприятия. Результаты экспериментов приведены в табл.3.

Результаты сравнительных испытаний заявляемого состава и состава-прототипа показывают, что во всем диапазоне рецептуры предлагаемый состав сохраняет необходимые рабочие характеристики в заданных диапазонах температур. Также испытания выявили следующую закономерность: исполнительный узел пироавтоматики при снаряжении его составом-прототипом выдерживает в среднем только 12 повторных снаряжений до выхода из строя корпуса узла ввиду его зашлакованности и коррозии, в то время как предлагаемый состав обеспечивает до 21 повторного снаряжения указанного устройства.

Таким образом, разработан термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав повышенной силы, образующий при сгорании минимальное количество конденсированных продуктов сгорания (до 2%), при этом в продуктах сгорания предлагаемого состава присутствует в 1,5 раза меньше коррозионных соединений, чем в продуктах сгорания состава-прототипа, что позволяет увеличить ресурс повторного использования исполнительных узлов пироавтоматики, снаряжаемых данным составом, а также надежность работы этих устройств. Рецептура состава допускает возможность формирования зерен различной формы методом проходного прессования или экструзии.

Таблица 1 Рецептура состава Сила состава, кДж/кг Теплотасгорания, ккал/кг Адиабатическая температура горения, K при Р=1 ат Объем газов, см³/г при Т=0°С Р=760 мм рт.ст. Варианты состава-прототипа         Вариант №1 535,7 609,0 2495,2 528,6 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25% Фенолоформальдегидная смола 0,75% Вариант №2 518,4 596,4 2919,4 511,95 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5% Фенолоформальдегидная смола 7,5% Вариант №3 495,3 572,9 2604,9 488,8 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75% Фенолоформальдегидная смола 14,25% Вариант №4 397,4 340,2 1474.3 389,8 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 75% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17% Фенолоформальдегидная смола 8% Вариант №5 317,2 301,9 1120,4 313.0 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 70% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 28,5% Фенолоформальдегидная смола 1,5% Варианты предлагаемого изобретения         Вариант №1 834,8 836,8 2504,6 898,5 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25% Фенолоформальдегидная смола 0,75% Вариант №2 837,4 858,0 2596,4 869,4 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5% Фенолоформальдегидная смола 7,5% Вариант №3 828,9 862,0 2649,3 843,5 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75% Фенолоформальдегидная смола 14,25% Вариант №4 611,9 481,5 1559,5 1057,6 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 75% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17% Фенолоформальдегидная смола 8% Вариант №5 766,1 704,4 2154,0 958,8 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 80% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 13% Фенолоформальдегидная смола 7%

Таблица 3 Рецептура состава Максимальное давление, P_max, ат Количество конденсированной фазы (шлаков) в продуктах сгорания при +25°С, масс.% при температуре термостатирования испытуемого состава +20°С +60°С +145°С -60°С Варианты состава-прототипа           Вариант №1 1411 1429 1510 1393 0,47 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила
акриловой кислоты 14.25% Фенолоформальдегидная смола 0.75% Вариант №2 1396 1417 1497 1370 0,49 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5% Фенолоформальдегидная смола 7,5% Вариант №3 1371 1390 1460 1350 0,53 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75% Фенолоформальдегидная смола 14,25% Вариант №4 1080 1090 1110 1050 0,46 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 75% Сополимер бутадиена и нитрила
акриловой кислоты 17% Фенолоформальдегидная смола 8% Вариант №5 887 892 954 865 0,43 Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 70% Сополимер бутадиена и нитрила
акриловой кислоты 28.5% Фенолоформальдегидная смола 1.5% Варианты предлагаемого изобретения           Вариант №1 1636 1651 1749 1590 0,005 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25% Фенолоформальдегидная смола 0,75% Вариант №2 1619 1690 1740 1570 0,007 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5% Фенолоформальдегидная смола 7,5% Вариант №3 1585 1620 1670 1580 0,01 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0.75% Фенолоформальдегидная смола 14,25% Вариант №4 1270 1290 1300 1250 0,02 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 75% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17% Фенолоформальдегидная смола 8% Вариант №5 1430 1455 1500 1420 0,007 Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 80% Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 13% Фенолоформальдегидная смола 7%

Изобретение относится к пиротехнике. Термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав содержит связующее - смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой и окислитель - перхлорат аммония при определенном соотношении компонентов. Состав может быть использован для совершения работы в исполнительных механизмах пироавтоматики. Изобретение направлено на повышение рабочей силы состава и снижение содержания в продуктах сгорания веществ в конденсированном состоянии. 3 табл.

Термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав, содержащий в качестве окислителя соль хлорной кислоты и в качестве связующего и горючего - смесь сополимеров бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой в следующем соотношении, мас.%:
сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 5-95 фенолоформальдегидная смола остальное,