Пиротехнический патрон для воздействия на облака Российский патент 2023 года по МПК F42B12/36 A01G15/00 F42B4/02 F02K9/97 F02K1/06 

Изобретение относится к унитарным патронам, предназначенным для рассеивания газообразных продуктов, а более конкретно, к пиротехническим средствам, генерирующим аэрозоль для активного воздействия на облака, и может быть использовано в системе гидрометеорологической службы для вызывания осадков и предотвращения градобития.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический патрон для стимулирования осадков, описанный в патенте на изобретение RU 2105947, приоритет от 29.05.1996, F42B 4/02, который содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, вышибной заряд, дисковую перегородку с отверстиями и пироэлемент с льдообразующим составом и твердотопливным двигательным зарядом.

Недостатком указанного пиротехнического патрона является низкая воспламеняющая способность заряда твердого топлива из-за:

- двойного эжектирования газов вышибного заряда через дисковую перегородку с отверстиями и отверстия соплового блока стакана заряда твердого топлива;

- незначительного времени воздействия газов вышибного заряда на удаляющуюся поверхность заряда твердого топлива.

Более эффективным по целевому действию является пиротехнический патрон по патенту на изобретение RU 2237853, приоритет от 27.11.2001, F42B 5/145, 12/46, который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве прототипа - наиболее близкого аналога предлагаемому патрону.

Известный пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, перфорированный обтюратор, генератор аэрозоля, в корпусе которого расположена функциональная шашка, опирающаяся на диафрагму.

Особенностью генератора является то, что его воспламенительный заряд по торцу выполнен с воронкой, развивающей контактную поверхность, а генератор в гильзе фиксируется посредством закатки по кругу открытого торца гильзы на крышку с амортизирующей прокладкой.

Недостатком известного пиротехнического патрона является сложность и нетехнологичность его конструкции, в частности генератора аэрозоля (пироэлемента).

Генератор аэрозоля, помимо пиротехнических составов, содержит диафрагму, которую устанавливают в корпус генератора перед прессованием в него пиротехнических составов. Изготовление диафрагмы - достаточно трудоемкий процесс, так как заготовку ее, полученную прессованием из термостойкого прессматериала АГ-4В, дополнительно подвергают механической доработке по цилиндрическим поверхностям. Доработка необходима для плотной посадки диафрагмы в корпусе генератора и для обеспечения соосности со знаком, установленным в матрице прессинструмента и проходящим через отверстие в диафрагме для формирования конусной выемки (воронки) в слое воспламенительного состава генератора аэрозоля. Плотность посадки диафрагмы в корпусе генератора и соосность ее со знаком прессинструмента необходимы для исключения возможных зазоров в наполняемой пиротехническим составом конструкции и попадания в них частиц чувствительного воспламенительного состава, что недопустимо из соображений безопасности.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции пиротехнического патрона для воздействия на облака, повышение технологичности, снижение трудоемкости и себестоимости его изготовления с обеспечением безопасности прессования пиротехнических составов.

Поставленная цель достигается тем, что в пиротехническом патроне для воздействия на облака, содержащем гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, пыж или обтюратор с перфорацией и завальцованный бортиком гильзы пироэлемент (генератор аэрозоля), содержащий расположенные последовательно слои основного состава, переходного состава и воспламенительного состава с центральной конусной выемкой, пироэлемент включает подпрессованный к слою воспламенительного состава слой инертного состава, имеющий центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру основания центральной конусной выемки слоя воспламенительного состава.

Масса инертного состава составляет от 1,5 до 2,5 г при соотношении компонентов состава в мас. %:

Смола фенолоформальдегидная твердая марки СФ-0112 5,0±1,0 Мел природный обогащенный 40,0±2,0 Порошок алюминиевый марки ПА-1 или ПА-2 55,0±3,0 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья (св. 100%) 5,0±1,0 Графит смазочный марки П (св. 100%) 1,0±0,5

Отличительные признаки предложенного технического решения упростили конструкцию пиротехнического патрона, в частности пироэлемента, входящего в состав патрона, повысили его технологичность и снизили трудоемкость изготовления, а также себестоимость конструкции, обеспечив при этом безопасность прессования в пироэлементе пиротехнических составов.

Введение в пироэлемент подпрессованного к слою воспламенительного состава слоя инертного состава, имеющего центральное отверстие, сделали конструкцию пироэлемента проще, так как отпала необходимость вводить в пироэлемент трудоемкую в изготовлении деталь - диафрагму. Этот слой инертного состава с центральным отверстием полностью выполняет функцию диафрагмы, обеспечивая свободный проход горячих газов от вышибного заряда до слоя воспламенительного состава пироэлемента и затем, после воспламенения основного состава, диафрагмирование аэрозольного потока, которое способствует снижению температуры потока и гашению пламени, а также повышению скорости истечения потока и интенсивному смешиванию его с обрабатываемым облаком.

Слой инертного состава с центральным отверстием формируется в корпусе пироэлемента одновременно с прессованием всех его составов, входящих в пироэлемент, что сокращает время и трудозатраты на изготовление пироэлемента, и что указывает на более высокую технологичность изготовления изделия с заявляемым изобретением по сравнению с прототипом.

Компоненты инертного состава подобраны таким образом, чтобы его отпрессованный слой обладал достаточной прочностью и термостойкостью при диафрагмировании генерируемого пироэлементом аэрозольного потока.

Масса слоя инертного состава составляет в пределах от 1,5 до 2,5 г. Слой с массой меньше 1,5 г может быть хрупким и, разрушаясь, не способен обеспечивать функцию диафрагмирования потока генерируемого пироэлементом аэрозоля, а допустимое увеличение массы до 2,5 г полностью покрывает возможные колебания навесок состава из-за погрешности их измерений перед заполнением прессформы.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом (см. фиг. 1), на котором показан общий вид пиротехнического патрона, продольный разрез.

Пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу 1, электрокапсюльную втулку 2, вышибной заряд 3, обтюратор (пыж) 4 с перфорацией и завальцованный через крышку 5 с прокладкой 6 пироэлемент (генератор аэрозоля) 7. В корпусе 8 пироэлемента 7 последовательно расположены слои составов: основного состава 9, переходного состава 10, воспламенительного состава 11 с конусной выемкой и слой инертного состава 12 с центральным отверстием.

Описанный пиротехнический патрон установлен в упор фланцем 13 в пусковой направляющей, смонтированной на летательном аппарате.

Функционирует патрон следующим образом.

Электрический сигнал с борта летательного аппарата воздействует на срабатывание электрокапсюльной втулки 2, импульсом которой инициируется порох вышибного заряда 3.

Пороховые газы сгорающего заряда 3 через перфорации обтюратора (пыжа) 4 струйно поступают в донную часть пироэлемента 7, где, пройдя через отверстие в слое инертного состава 12, вступают в контакт с воспламенительным составом 11 по развитой благодаря конусной выемке поверхности. Происходит интенсивное горение воспламенительного состава 11, затем переходного состава 10 и основного аэрозолеобразующего состава 9.

Пороховые газы вышибного заряда 3 одновременно поступают под обтюратор (пыж) 4 и днище пироэлемента 7, которые под давлением газов перемещаются продольно относительно гильзы 1, неподвижно удерживаемой за фланец 13 в пусковой направляющей, закрепленной на фюзеляже летательного аппарата.

При движении в гильзе 1 пироэлемент 7 через крышку 5 с прокладкой 6 отгибает завальцовку торца гильзы 1 и выходит из нее для автономного полета в обрабатываемом облаке.

На траектории автономного полета пироэлемента 7 происходит струйное истечение генерируемого пироэлементом 7 аэрозоля, твердая фаза которого представляет собой активный адсорбент и является распределенным в объеме концентратором атмосферной влаги.

Испытания опытных образцов пиротехнических патронов, изготовленных в соответствии с предложенным техническим решением, показали сохранение ими технических характеристик, свойственных пиротехническим патронам действующей более сложной конструкции - с диафрагмой. В то же время было установлено снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделий с предложенным техническим решением и обеспечение безопасности их изготовления в ходе прессования, что указывает на более высокую технологичность пиротехнических патронов с предложенным техническим решением по сравнению с прототипом.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами не выявил совпадения совокупности существенных признаков, что подтверждает новизну технического решения.

Предложенные отличительные признаки в совокупности с известными признаками явным образом не следуют для специалиста по пиротехнике, то есть техническое решение неочевидно и прямо не следует из уровня техники.

Предложенная конструкция пиротехнического патрона технологически пригодна для серийного изготовления на действующем производстве.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что предложенный пиротехнический патрон для воздействия на облака соответствует условиям патентоспособности изобретения.

Пиротехнический патрон относится к унитарным патронам, предназначенным для рассеивания газообразных продуктов, а более конкретно - к пиротехническим средствам, генерирующим аэрозоль для активного воздействия на облака, и может быть использован в системе гидрометеорологической службы для вызывания осадков и предотвращения градобития. Пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, пыж или обтюратор с перфорацией и завальцованный бортиком гильзы пироэлемент, содержащий расположенные последовательно слои основного, переходного составов и воспламенительного состава с центральной конусной выемкой. Пироэлемент включает подпрессованный к слою воспламенительного состава слой инертного состава с центральным отверстием, диаметр которого равен диаметру основания конусной выемки в слое воспламенительного состава. Масса слоя инертного состава находится в пределах от 1,5 до 2,5 г при соотношении компонентов состава в мас. %: смола фенолоформальдегидная твердая, марки СФ-0112 - 4,0-6,0; мел природный обогащенный 38,0-42,0; порошок алюминиевый марки ПА-1 или ПА-2 - 52,0-58,0; спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья - 4,0-6,0 сверх 100%; графит смазочный марки П - 0,5-1,5 сверх 100%. Техническим результатом является упрощение конструкции пиротехнического патрона, повышение технологичности его изготовления и снижение себестоимости с обеспечением безопасности изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пиротехнический патрон для воздействия на облака, содержащий гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, пыж или обтюратор с перфорацией и завальцованный бортиком гильзы пироэлемент, содержащий расположенные последовательно от открытого торца патрона слои основного состава, переходного состава и воспламенительного состава с центральной конусной выемкой, отличающийся тем, что пироэлемент включает подпрессованный снизу к слою воспламенительного состава слой инертного состава при выполнении одновременного прессования всех используемых составов в корпусе пироэлемента, при этом в слое инертного состава выполнено центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру основания центральной конусной выемки слоя воспламенительного состава.

2. Пиротехнический патрон по п. 1, отличающийся тем, что масса слоя инертного состава составляет 1,5 г - 2,5 г при соотношении компонентов состава в мас. %:

смола фенолоформальдегидная твердая марки СФ-0112 5,0±1,0 мел природный обогащенный 40,0±2,0 порошок алюминиевый марки ПА-1 или ПА-2 55,0±3,0 спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья 5,0±1,0 сверх 100% графит смазочный марки П 1,0±0,5 сверх 100%