ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ КРАСНОГО СИГНАЛЬНОГО ОГНЯ Российский патент 2012 года по МПК C06D3/00 C06B33/14 

Изобретение относится к области пиротехники, а более конкретно, к пиротехническим составам на основе нитратов металлов, которые предназначены для образования цветного дыма при реакции как минимум двух твердых веществ.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав, описанный в книге А.А.Шидловского «Основы пиротехники», Машиностроение, 1973 г., с.203, который содержит, мас.%: 55 стронция азотнокислого, 30 магниевого порошка в качестве металлического горючего и 15 поливинилхлорида, выполняющего при горении функции усилителя цветности.

В результате химического взаимодействия компонентов при горении состава и диссоциации хлористого стронция при высокой температуре образуется монохлорид стронция, который интенсивно излучает ближе к красной части спектра.

Недостатком описанного пиротехнического порошкового состава является неудовлетворительная прессуемость при формировании зарядов, которые имеют низкую механическую прочность.

Отмеченный недостаток устранен в пиротехническом составе по изобретению SU 201165, F07f, 1967 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному пиротехническому составу красного пламени.

Известный состав содержит, мас.%: 41-45 стронций азотнокислый, 38-42 порошок магниевый, 9-11 поливинилхлорид суспензионный и 6,5-7,5 идитол в качестве органического горючего связующего.

Этот пиротехнический состав имеет слабо отрицательный кислородный баланс, что не гарантирует наличия в пламени восстановительной среды и не препятствует окислению SrCl в SrO, снижающего чистоту красного цвета, так как оксид стронция дает широкую размытую полосу в оранжево-красной части спектра.

В результате этого пламя окрашивается в розовый цвет, что ограничивает использование пиротехнических зарядов для формирования сигнального красного монохромного цвета.

Металлическое горючее в виде порошка магния в структуре заряда гарантированно не обеспечивает достижения заданных технических характеристик из-за того, что при хранении магний активно взаимодействует с кислородом воздуха и окислителя состава, что вариативно меняет соотношение исходных компонентов.

Низкая физико-химическая стойкость безоболочковых зарядов из этого пиротехнического состава, которая определяется химической активностью магния, произвольно меняет скорость и температуру горения, показатели назначения цветного сигнала.

Кроме того, сигнальные заряды функционально ненадежны из-за резкого роста давления, разрушающего оболочку заряда при выделении водорода в результате несанкционированных химических реакций в служебном обращении.

Связующий идитол хорошо горит с окислителем состава, повышая скорость его горения, что в итоге сокращает время существования цветного сигнала.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности сигнального состава красного пламени при продолжительном горении.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав красного сигнального огня, включающий стронций азотнокислый, порошок металлического горючего, поливинилхлорид суспензионный и органическое горючее связующее, согласно изобретению содержит в качестве металлического горючего порошок алюминиево-магниевого сплава, в качестве органического горючего связующего - канифоль и дополнительно масло индустриальное, причем компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:

стронций азотнокислый 69-72 порошок алюминиево-магниевого сплава 8-12 поливинилхлорид 14-17 канифоль 2-3 масло индустриальное 1-2.

Отличительные признаки обеспечили более продолжительное существование монохромного красного дымового сигнала при горении предложенного пиротехнического состава, технологичного в приготовлении и переработке.

Соотношение компонентов термической основы пиротехнического состава выбрано с отрицательным кислородным балансом для увеличения чистоты красного цвета пламени.

При содержании в пиротехническом составе стронция азотнокислого меньше 69 мас.% не обеспечивается монохромное излучение красного цвета.

Содержание в пиротехническом составе стронция азотнокислого больше 72 мас.% является балластным, так как нет заметного увеличения основных технических характеристик назначения.

Использование в качестве металлического горючего порошка алюминиево-магниевого сплава марок ПАМ-3, ПАМ-4 позволяет сохранить высокую скорость горения, обеспеченную активным магнием, и увеличить температуру горения состава от участия в горении алюминия. При этом связанный в сплаве магний не взаимодействует с кислородом воздуха, чем стабилизированы физико-химические параметры зарядов.

При содержании в пиротехническом составе порошка алюминиево-магниевого сплава меньше 8 мас.% не обеспечивается заданный уровень скорости и температуры горения, необходимые для получения сигнала с заданными показателями назначения.

При содержании в пиротехническом составе порошка алюминиево-магниевого сплава больше 12 мас.% не наблюдается увеличения основных технических характеристик сигнального заряда, то есть является балластным.

Выбор активатора цветности в виде поливинилхлорида суспензионного марки ПВХ-С8 в 1,5-2 раза большей массы необходим для полноты хлорирования стронция с получением монохлорида стронция как основного излучателя монохроматического красного цвета.

Диапазон содержания в пиротехническом составе поливинилхлорида 14-17 мас.% оптимизирован в соответствии с необходимым содержанием основного носителя цветности - стронция азотнокислого (69-72 мас.%).

В результате достигнутой насыщенности генерируемого дыма красным цветом увеличивается дальность видимости сигнала и его различимость.

Канифоль сосновая марки А является хорошим цементатором, что повышает несущую прочность прессованных пиротехнических зарядов в отличие от органического горючего связующего идитола в известном составе.

При этом канифоль флегматизирует горение пиротехнического состава, снижая температуру, что сравнительно повышает время существования сигнала, то есть улучшает функциональность формируемого красного сигнала.

Содержание в пиротехническом составе канифоли менее 1 мас.% является недостаточным для заметного снижения скорости его горения, чтобы реально повысить время существования цветного сигнала.

При содержании в составе канифоли больше 3 мас.% возникает нестабильность горения заряда из-за сильной флегматизации его горения.

Введение в пиротехнический состав масла индустриального повышает технологичность приготовления пиротехнического состава за счет исключения пыления при смешивании мелкодисперсных порошковых компонентов и обеспечивает их равномерное распределение при прессовании за счет снижения внутреннего трения, что позволяет повысить удельные усилия прессования зарядов, имеющих стабильное горение.

При содержании в пиротехническом составе масла индустриального меньше 1 мас.% гарантированно не обеспечиваются вышеуказанные технологические и функциональные достоинства состава и прессованных зарядов из него.

При содержании в пиротехническом составе масла индустриального больше 2 мас.% происходит недопустимая его экссудация.

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

Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава в новом сочетании компонентов было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло экспериментальное подтверждение по достижению более высоких показателей назначения при опытной проверке пламенного цветного горения пиротехнических зарядов, спрессованных из него.

Состав приготавливают и прессуют в заряды по принятой в пиротехнической промышленности технологии на действующем оборудовании.

Смешивание предварительно подготовленных (просушенных, измельченных и просеянных) компонентов пиротехнического состава мерными долями производят в лопастном смесителе типа 6ЛС в течение 5-10 минут до гомогенизации смеси.

Затем в приготовленную смесь сухих компонентов состава добавляют 1-2 мас.% масла индустриального марки И-12А и перемешивают в течение 5 минут.

Приготовленный упругопластичный сыпучий объемно дозируемый материал прессуют в пиротехнические заряды на гидравлических прессах с удельным давлением на треть ниже, чем в прототипе.

Заряды из предложенного пиротехнического состава пригодны для использования без оболочки, при хранении практически не меняют функциональности.

Натурные испытания опытных образцов пиротехнических зарядов показали рост на 20-30% дальности видимости и различимости зеленого сигнала.

Проведенный сопоставительный анализ существенных признаков 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 серийного получения состава для сигнальных зарядов на действующем пиротехническом производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Достигнутые показатели назначения пиротехнического состава позволяют рекомендовать его для промышленного изготовления зарядов зеленого огня с целью поставки потребителям (охотникам, спасателям, военным).

Изобретение относится к области пиротехники, в частности к пиротехническим составам на основе нитратов металлов, которые предназначены для образования цветного дыма при реакции как минимум двух твердых веществ. Пиротехнический состав красного сигнального огня включает, в мас.%: стронций азотнокислый - 69-72, поливинилхлорид суспензионный - 14-17, порошок металлического горючего и органическое горючее связующее. При этом в качестве металлического горючего содержит порошок алюминиево-магниевого сплава в количестве 8-12 мас.%, в качестве органического горючего связующего - канифоль - 2-3 мас.% и дополнительно масло индустриальное 1-2 мас.%. Техническое решение обеспечивает продолжительное существование монохромного красного дымового сигнала при горении пиротехнического состава, технологичного в приготовлении и переработке.

Пиротехнический состав красного сигнального огня, включающий стронций азотнокислый, порошок металлического горючего, поливинилхлорид суспензионный и органическое горючее связующее, отличающийся тем, что он в качестве металлического горючего содержит порошок алюминиево-магниевого сплава, в качестве органического горючего связующего - канифоль и дополнительно масло индустриальное, причем компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:
стронций азотнокислый 69-72 порошок алюминиево-магниевого сплава 8-12 поливинилхлорид 14-17 канифоль 2-3 масло индустриальное 1-2