ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАСКИРУЮЩЕГО ДЫМА Российский патент 2016 года по МПК C06D3/00 C06B29/02 C06B33/12 

Изобретение относится к области пиротехники, а более конкретно к составам для образования при горении дымовых маскирующих завес.

Уровень данной области техники характеризует металлохлоридный пиротехнический состав, описанный в патенте RU 2369589 С2, C06D 3/00; С06В 33/12, 2009 г., который включает гексахлорэтан, окись цинка, алюминиевый порошок и технологическую добавку - фторкаучук, при следующем соотношении компонентов (мас. %):

гексахлорэтан 60-67 окись цинка 27-32 алюминий 3-5 фторкаучук 2-4

Фторкаучук марки СКФ-32 в роли технологической добавки обеспечивает пригодность металлохлоридного состава для серийного производства, требуемую механическую прочность и физико-химическую стабильность дымообразующего заряда в условиях эксплуатации, обеспечив при этом низкую чувствительность к механическим воздействиям.

Недостатком этого пиротехнического состава является неустойчивое (пульсирующее) горение из-за малого содержания металлического горючего - алюминиевого порошка и низкая скорость генерирования дыма, что снижает мобильность постановки маскирующей завесы при обнаружении средств нападения противника.

Отмеченные недостатки устранены в пиротехническом составе по патенту RU 23553606 С1, C06D 3/00; С06В 33/12, 2009 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный металлохлоридный дымообразующий состав включает гексахлорэтан, перхлорат калия, алюминиевый порошок и технологические добавки: хлорнаирит, пластифицированный дибутилсебацианатом и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гексахлорэтан 18-32 перхлорат калия 16-24 окись цинка 25-29 алюминиевый порошок 23-27 хлорнаирит 3-6 дибутилсебацинат 1-3 аэросил 1-2

Известный пиротехнический состав характеризуется повышенными технологическими свойствами в промышленной переработке, а также улучшенными показателями назначения - повышенной маскирующей способностью более контрастного белого дыма, который дополнительно отражает лазерное облучение на длине волны 1,06 мкм, на которой функционируют средства обнаружения и наведения противника.

Формируемая при горении состава дымовая завеса понижает светопроницаемость за счет поглощения и рассеяния его аэрозольными частицами значительной части оптического излучения видимого спектра, чем обеспечивается маскировка техники и личного состава.

Повышенная масса алюминиевого порошка (металлического горючего) в совокупности с дополнительным активным окислителем - перхлоратом калия (дымообразователем) обеспечили высокие температуру и скорость горения металлохлоридного состава, при полном выгорании сажевых частиц, что способствует мобильному получению маскирующей завесы контрастного белого дыма.

Хлорнаирит, пластифицированный дибутилсебацинатом, увеличивает плотность и прочность формируемых из пиротехнического состава зарядов, дополнительно выполняя функции окислителя и органического горючего в композиции.

Дибутилсебацинат при этом служит в качестве регулятора скорости горения смеси.

Технологическая добавка - аэросил обеспечивает сыпучесть состава для автоматического дозирования смеси.

Однако продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки:

- смесь компонентов при перемешивании пылит, что небезопасно, а при дозировании комкуется, не обеспечивая технологичности промышленному производству дымообразующих зарядов из пиротехнического состава;

- хлорнаирит в России не производится и является дефицитным импортным материалом, ограничивающим спецпроизводство, при этом для его введения в композицию требуется дополнительное пластифицирование дибутилсебацинатом, который снижает температуру горения состава и увеличивает вынос в маскирующее облако сажи;

- при избытке пластификатора происходит недопустимая его экссудация на поверхность уплотняемого функционального заряда;

- несбалансированность содержания в известном составе перхлората калия приводит к пламенному горению, в результате чего падает насыщенность генерируемого дыма белым цветом, то есть снижается функциональность по назначению.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональности дымообразующего металлохлоридного состава, технология приготовления которого пригодна для промышленного производства простым смешиванием компонентов.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав маскирующего дыма, включающий гексаэлорэтан, перхлорат калия, окись цинка, алюминиевый порошок, пластификатор и технологическую добавку, согласно изобретению, дополнительно содержит тиомочевину, а в качестве технологической добавки - графит пиротехнический и в качестве пластификатора - хлорпарафин жидкий ХП-470, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гексахлорэтан 24-29 перхлорат калия 20-16 алюминиевый порошок 25-20 окись цинка 20-30 тиомочевина 3-5 хлорпарафин ХП-470 2-3 графит П 1-2

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили новое, дополнительное к оптической непрозрачности формируемой дымовой завесы (для электромагнитного излучения видимого диапазона частот) качество: поглощение и рассеяние электромагнитного излучения в диапазоне инфракрасных волн, что позволяет маскировать передвижение техники за счет создания экрана с фоновым уровнем теплового излучения от работающих двигателей.

Оптимизация массового соотношения окислитель/металлическое горючее в количестве 1,2 против 0,8 по прототипу повысила полноту сгорания компонентов состава, при том, что достаточное количество алюминиевого порошка обеспечивает глубину взаимодействия окиси цинка с углеродом, снижая содержание сажи в генерируемых аэрозольных продуктах горения. В результате этого достигается контрастность дыма яркого белого цвета.

Предложенный пиротехнический металлохлоридный состав характеризуется технологичностью в приготовлении простым смешиванием компонентов, так как в качестве пластификатора используется готовый промышленно выпускаемый продукт - жидкий хлорпарафин ХП-470, широко применяемый в пиротехническом производстве.

Введение в пиротехнический состав серосодержащей тиомочевины, которая служит газообразователем для выноса генерируемого при горении аэрозоля и активатором горения состава, обеспечило формирование сульфидов в соединении с металлами (ZnS, AlS) - твердых частиц, которые частично поглощают инфракрасное излучение, а именно, от работающих двигателей техники, и хаотично отражают его во всех направлениях пространства. Таким образом, дисперсная фаза аэрозоля функционирует в качестве распределенных источников вторичного излучения, формируя фононный уровень инфракрасного излучения дымовой завесы, представляющей по существу защитный экран маскируемых объектов техники с работающими двигателями, концентрированно излучающими тепловую энергию.

Использование в качестве технологической добавки дымообразующего состава графита пиротехнического (марки «П»), взамен аэросила по прототипу, направлено на исключение пыления сухих компонентов при смешивании, которые при этом более равномерно распределяются в объеме, и обеспечение прессуемости состава в уплотненные заряды.

Особенностью приготовления предложенного пиротехнического состава является содержание комплекса технологических добавок: графита П и хлорпарафина жидкого ХП-470 в оптимизированном соотношении на границах диапазонов их содержания, соответственно: 1:2=0,5 и 2:3≈0,7.

При введении в пиротехническую смесь графита П и хлорпарафина жидкого ХП-470 в массовом соотношении меньше 0,5 не исключается пыление, а уплотненные заряды характеризуются неудовлетворительной пластичностью и могут крошиться.

При введении в пиротехническую смесь графита П и хлорпарафина жидкого ХП-470 в массовом соотношении больше 0,7 не отмечается улучшения технологических свойств состава: равномерности распределения компонентов, снижения пыления и улучшения прессуемости зарядов.

При введении в пиротехнический состав графита П меньше 1 мвс. % его сыпучесть неудовлетворительна для автоматического дозирования компонентов по изобретению, а его содержание больше 2 мас. % является балластным, так как не сопровождается заметным улучшением технологичности.

При введении в пиротехнический состав хлорпарафина жидкого ХП-470 меньше 2 мас. % возможно пыление на операции смешивания компонентов, что взрывоопасно для высокочувствительной смеси в производственном помещении.

При содержании в пиротехническом составе хлорпарафина жидкого ХП-470 больше 3 мас. % происходит недопустимая его экссудация на поверхности формируемых зарядов при уплотнении состава.

При содержании в дымообразующем пиротехническом составе гексахлорэтана больше 29 мас. % снижается количественное образование оксида алюминия, в результате чего падает контрастность белого цвета генерируемого при горении дыма, снижая маскирующую способность формируемой завесы.

При содержании в дымообразующем пиротехническом составе гексахлорэтана меньше 24 мас. % падает хлорирование цинка, что сильно снижает оптическую плотность маскирующей завесы.

При содержании в составе по изобретению перхлората калия меньше 16 мас. % скорость горения и генерирования дыма не удовлетворяет технические требования по постановке маскирующей завесы для оперативной передислокации техники.

При содержании в дымообразующем пиротехническом составе перхлората калия больше 20 мас. % растет температура горения, сопровождающаяся пламеобразованием, которое приводит к резкому снижению маскирующей способности завесы.

При введении в дымообразующий пиротехнический состав алюминиевого порошка меньше 20 мас. % температура и скорость горения не обеспечивают заданной интенсивности постановки маскирующей завесы.

При введении в пиротехнический состав алюминиевого порошка больше 25 мас. % заметно повышается температура горения, при которой падает маскирующая способность дымовой завесы из-за выгорания структурных компонентов состава.

При введении в пиротехнический состав окиси цинка меньше 20 мас. % в генерируемом аэрозоле образуется дефицит хлорида цинка, снижающий насыщенность дыма белым цветом, недостаточная контрастность которого ухудшает маскировку в оптическом диапазоне.

При введении в пиротехнический состав окиси цинка больше 30 мас. % происходит неполная его возгонка, то есть функциональность маскирующей завесы не улучшается.

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

Количественное соотношение компонентов предложенного дымообразующего пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и подтверждено результатами экспериментальной проверки функционирования опытных образцов зарядов по назначению, которые показали достижение улучшенных характеристик по максимальной маскирующей способности и оптической плотности аэродисперсного образования при горении состава, компоненты которого содержатся в пределах оптимизированных диапазонов.

Приготавливается предложенный дымообразующий металлохлоридный пиротехнический состав механическим смешиванием компонентов, которые вносятся в вышеуказанном оптимальном массовом соотношении, в лопастном смесителе, например, марки СНД-100, в следующем порядке, при загрузке компонентов мерными дозами (мас. %):

- 18±2 алюминиевый порошок и 2,5±0,5 хлорпарафин жидкий ХП-470, которые перемешивают в течение 7-10 минут;

- затем в смеситель вводят остальные порошкообразные компоненты: 26,5±2,5 гексахлорэтан, 18±2 перхлорат калия, 25±5 окись цинка (цинковые белила), 4±1 тиомочевину, и 1,5±0,5 графит П, которые перемешивают в течение 10-15 минут до равномерного распределения компонентов в объеме.

Приготовленный пластифицированный пиротехнический состав направляют на прессование дымообразующих зарядов.

Ниже приведены характерные примеры из числа опытных составов, которые были испытаны при отработке и оптимизации различных количественных соотношений содержания структурных компонентов по настоящему изобретению.

В Таблице приведены составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов содержания, на границах этих диапазонов и за их границами.

По технологичности, функциональным характеристикам, достигнутым в результате проведенных испытаний, физико-химическим показателям приготовленных составов и зарядов из них составы 2-4, компоненты которых содержатся в заявленных диапазонах массового соотношения, заметно превышают соответствующие показатели назначения известных аналогов:

- цвет дыма яркий, контрастно белый, при скорости горения зарядов 1,7-1,9 мм/с и дымообразующей способности 97-98%;

- маскирующая способность 4,3-5,2 м²/г;

- содержание шлаков 2-3%, что полностью исключает фильтрацию;

- коэффициент рассеяния инфракрасного излучения - 0,8.

Состав №1 характеризуется низкой скоростью горения, неприемлемой для оперативной постановки маскирующей дымовой завесы.

Горение зарядов из состава №5 происходило с образованием пламени, генерируемый дым имеет низкую контрастность, маскирующая завеса оптически прозрачна, при этом состав комкуется при смешивании компонентов и пылит, а уплотненные заряды крошатся из-за низкой пластичности.

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия состава маскирующего дыма, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по пиротехнике.

Изготовление предложенного пиротехнического дымообразующего состава возможно осуществлять в серийном производстве на действующем оборудовании.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к составам для образования при горении дымовых маскирующих завес. Пиротехнический состав маскирующего дыма включает гексахлорэтан, перхлорат калия, окись цинка, алюминиевый порошок, в качестве пластификатора - хлорпарафин жидкий ХП-470, тиомочевину и в качестве технологической добавки - графит пиротехнический. Состав обеспечивает поглощение и рассеивание электромагнитного излучения в диапазоне инфракрасных волн, что позволяет маскировать оптически непрозрачной завесой передвижение техники за счет создания экрана с фоновым уровнем теплового излучения. 1 табл., 5 пр.

Пиротехнический состав маскирующего дыма, включающий гексахлорэтан, перхлорат калия, окись цинка, алюминиевый порошок, пластификатор и технологическую добавку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тиомочевину, а в качестве технологической добавки - графит пиротехнический и в качестве пластификатора - хлорпарафин жидкий ХП-470, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гексахлорэтан 24-29 перхлорат калия 20-16 алюминиевый порошок 25-20 окись цинка 20-30 тиомочевина 3-5 хлорпарафин ХП-470 2-3 графит П 1-2