ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА И ТУМАНЫ Российский патент 2014 года по МПК C06D3/00 

Изобретение относится к области активного воздействия на гидрометеорологические процессы льдообразующим пиротехническим составом, используемым для активного воздействия на облака и туманы с целью их рассеяния, предотвращения и прерывания градобитий, вызывания осадков из облаков посредством льдообразующих ядер, полученных при сгорании специального пиротехнического состава.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав для воздействия на переохлажденные облака и туманы, описанный в патенте RU 2175185, A01G 15/00, С06В 29/08, С06D 3/00, 2001 г., содержащий (масс.%):

48-58 перхлората аммония в качестве окислителя,

13-17 фенолформальдегидной смолы в качестве органического горючего,

9-11 дициандиамида в качестве регулятора скорости горения и пламегасителя,

7-9 йодистого серебра и 11-13 йодистого калия в качестве льдообразующих реагентов,

1-3 технологических добавок (графит, индустриальное масло, аэросил).

Количественное соотношение компонентов пиротехнического состава обеспечивает порог льдообразующего действия в диапазоне минус 4-5°С, выход активных ядер кристаллизации при температуре минус 10°С составляет (1,5-1,8)×10¹³ с 1 г состава, а при минус 6°С - до 7,5×10¹² с 1 г состава, достаточный для практического эффективного воздействия противоградовых и вызывающих осадки метеорологических средств.

В составе использован хорошо возгоняемый дополнительный активатор - йодистый калий, который конденсирует пары воды и выносит из зоны горения образующиеся шлаки, способствует возгонке йодистого серебра, чем значительно повышает эффективность генерируемого при более продолжительном горении пиротехнического состава. Однако йодистый калий не обеспечивает в полной мере активацию йодистого серебра, в результате чего он частично термически разлагается и не используется по основному назначению, чем снижается эффективность создания центров льдообразования.

Недостатками известного пиротехнического состава являются низкий порог кристаллизующего действия генерируемого аэрозоля, что ограничивает эффективность льдообразования по высоте нижнего слоя обрабатываемых облаков, с целью принудительного вызывания осадков при более высокой температуре атмосферы, низкая скорость горения - 0,7-1,2 мм/с при давлении в генераторе с аэрозолеобразующим зарядом 1,0-1,2 атм. При незначительном повышении рабочего давления в генераторе с целью повышения скорости горения заряда происходит аномальное объемное горение заряда.

Отмеченные недостатки устранены в более совершенном пиротехническом составе для воздействия на переохлажденные облака и туманы по патенту RU 2357404, A01G 15/00, С06D 3/00, 2007 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога - прототипа предлагаемого состава.

Известный пиротехнический аэрозолеобразующий состав содержит следующие компоненты в соотношении (мас.%):

Перхлорат аммония 48-58 Фенолформальдегидная смола 9-13 Йодистое серебро 8-11 Йодистый аммоний 12-17 Тиокол 7-9 Смола эпоксидная 0,6-0,9 Порошок алюминиево-магниевого сплава 2,5-4 Отвердители и пластификаторы 1-3

Известный пиротехнический состав при горении генерирует аэрозоль, оказывающий льдообразующее действие на переохлажденные облака (при температуре от -6 до -10°С), и стабильно сгорает при повышенном давлении в генераторе (до 60 атм.), что расширяет возможность его практического применения в противоградовых и вызывающих осадки метеорологических средствах.

Недостатками известного состава являются низкий порог кристаллизации активных ядер (минус 6-10°С), а также отсутствие полной возгонки льдообразующего реагента йодистого серебра.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение для получения технического результата, является создание пиротехнического состава:

- способного гореть при повышенном давлении в генераторе(до 60 атм);

- содержащего в рецептуре компоненты, повышающие порог кристаллизации активных ядер с -6°С до -2°С;

- оптимальной рецептуры компонентов, обеспечивающих полную возгонку дорогостоящего йодистого серебра;

- значительно меньшей стоимости за счет уменьшения процентного соотношения в составе йодистого серебра при сохранении эффективности на уровне лучших известных аналогов.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав для активного воздействия на облака и туманы, содержащий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава, йодистое серебро, тиокол, смолу эпоксидную, отвердители и пластификаторы, согласно изобретению дополнительно содержит йодистую медь и йодистый калий при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Перхлорат аммония 59-63 Фенолформальдегидная смола 19-23 Порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава 3-6 Йодистое серебро 2-3 Тиокол 4-6 Смола эпоксидная 0,5-0,7 Йодистая медь 1-2 Йодистый калий 3-5 Отвердитель - смесь порошка окиси марганца (IV)   и уротропина, пластификатор - дибутилфталат 2-3

В предлагаемом составе возможно использование тиокола марки 1 и/или НВБ-2, смолы эпоксидной (эпоксидно-диановой) марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14.

Сочетание известных компонентов пиротехнической композиции в указанном соотношении обеспечивает предлагаемому составу синергетический эффект, заключающейся в получении сверхсуммарного эффекта технического результата.

Соотношение содержания окислителя (перхлорат аммония) на уровне 60% к смеси горючих компонентов в указанном в рецептуре процентном соотношении (фенолформальдегидная смола, порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава, тиокол, смола эпоксидная, дибутилфталат, уротропин) наиболее оптимально обеспечивает полную возгонку 2-3% йодистого серебра, обеспечивая такой же выход льдообразующих ядер (не менее 1,0×10¹³ с 1 г состава при температуре минус 10°C), как в составах-аналогах, содержащих 8-10% йодистого серебра.

В пиротехническом составе использовано металлическое горючее (порошок ПА или ПАМ), которое повышает калорийность состава и стабильность горения заряда. Жидкий тиокол взаимодействует с жидкой эпоксидной смолой практически без нагревания. Процесс отверждения ускоряется введением отвердителей, соответственно порошка окиси марганца (IV) для тиокола и порошка уротропина для смолы эпоксидной, что обеспечивает необходимую прочность и эластичность составу. Дибутилфталат использован в качестве пластификатора и введен в смесь тиокола и эпоксидной смолы для снижения вязкости смеси и обеспечения равномерного распределения компонентов по всему объему пиротехнического состава.

Основной реагент - йодистое серебро является наилучшим веществом для кристаллизации водяного пара и водяных капель переохлажденного облака. Дополнительный функциональный реагент - йодистый калий достаточно легко возгоняется, образуя активные центры конденсации влаги, что повышает эффективность действия основного реагента в переохлажденных облаках, в которых конденсируется влага с последующей ее кристаллизацией при отрицательных температурах. Дополнительный галогенид - йодистая медь использован в качестве активатора льдообразования, который во взаимодействии с йодистым серебром, при относительно высокой температуре (до минус 2°C), образует структуру, близкую к структуре льда, что способствует активной кристаллизации капель и выпадению осадков.

Компоненты состава имеют широкую сырьевую базу.

Изготовление состава по изобретению производится механическим перемешиванием входящих в пиротехнический состав порошкообразных компонентов в течение 10-20 минут, с последующим введением смеси жидких компонентов и перемешиванием в течение 10-20 минут, на планетарных смесителях, используемых в пиротехнической промышленности, что обеспечивает равномерное распределение ингредиентов во всем объеме приготовляемого состава. Формование зарядов производится по обычной технологии методом глухого прессования.

Запрессованный состав имеет скорость горения при нормальных условиях от 1,3 до 1,95 мм/с и регулируется содержанием порошка алюминия или алюминиево-магниевого сплава.

Проведенные испытания опытных образцов составов в установках по моделированию различных гидрометеорологических условий подтвердили повышение эффективности льдообразования в широком диапазоне температур, что предполагает значительное расширение области воздействия пиротехнического состава как на переохлажденные облака, так и на относительно теплые облака и туманы.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показывает соответствие критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень», а с учетом возможности серийного производства пиротехнического состава и использования в изделиях, предназначенных для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы, можно сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к области активного воздействия на гидрометеорологические процессы льдообразующим пиротехническим составом, используемым для активного воздействия на облака и туманы с целью их рассеяния, предотвращения и прерывания градобитий, вызывания осадков из облаков посредством льдообразующих ядер, полученных при сгорании специального пиротехнического состава. Пиротехнический состав для активного воздействия на облака и туманы содержит перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава, льдообразующий реагент йодистое серебро, тиокол, смолу эпоксидную, отвердители и пластификаторы. Состав обеспечивает полную возгонку дорогостоящего йодистого серебра и имеет улучшенные показатели льдообразования: способность гореть при давлении в генераторе до 60 атм и повышенный порог кристаллизации активных ядер до -2°С. Улучшение показателей льдообразования в широком диапазоне температур предполагает значительное расширение области воздействия пиротехнического состава как на переохлажденные облака, так и на относительно теплые облака и туманы.

Пиротехнический состав для активного воздействия на облака и туманы, содержащий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава, йодистое серебро, тиокол, смолу эпоксидную, отвердитель и пластификатор, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит йодистую медь и йодистый калий при следующем соотношение компонентов состава, мас.%:
Перхлорат аммония 59-63 Фенолформальдегидная смола 19-23 Порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава 3-6 Йодистое серебро 2-3 Тиокол 4-6 Смола эпоксидная 0,5-0,7 Йодистая медь 1-2 Йодистый калий 3-5 Отвердитель - смесь порошка окиси марганца (IV)   и уротропина, пластификатор - дибутилфталат 2-3