Пиротехнический состав акустического излучения Российский патент 2024 года по МПК C06B29/08 C06B31/08 

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно, к имитационным пиротехническим составам, применяемым для создания звуковых эффектов в кино и для реконструкции исторических событий.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический свистящий состав, описанный в книге Н.М. Вареных, В.Н. Емельянов, И.А. Абдуллин и др. «Основы современной пиротехники». - Казань.: Издательство КНИТУ, 2014 г., с. 451, который содержит 75% хлората калия и 25% галловой кислоты.

В известном составе звуковой эффект создается за счет большой скорости горения. В составе используются компоненты, обладающие низкой гигроскопичностью, а состав химически стабилен, что позволяет использовать его в изделиях с длительным сроком хранения.

Однако недостатком известного пиротехнического свистящего состава является повышенная чувствительность к механическим воздействиям, что ограничивает возможности его изготовления при серийном производстве.

Более совершенным является пиротехнический светозвуковой состав с пониженным дымообразованием, описанный в патенте RU 2426714 С1 от 22.12.2009, С06В 29/16 который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный состав включает соль хлорной кислоты, металлическое горючее, нитрат бария и нитрат целлюлозы при следующем содержании компонентов, мас.%:

соль хлорной кислоты 30-50 металлическое горючее 16-36 нитрат бария 18-38 нитрат целлюлозы 1-11

По предложению авторов состав содержит в качестве соли хлорной кислоты перхлорат калия или перхлорат аммония, в качестве нитрата целлюлозы он содержит коллоксилин или пироксилин, а в качестве металлического горючего он содержит алюминий, или сплав алюминия с цирконием, или титан, или цирконий, или церий.

Все компоненты состава при указанном соотношении обеспечивают оптимальные условия сгорания состава и требуемые характеристики по силе света, звуковому давлению, дымообразующей способности и прозрачности дыма.

Состав изготавливается в смесителе по технологии, традиционно принятой в пиротехническом производстве.

Однако продолжением отмеченных достоинств известного состава являются присущие недостатки.

Так содержание в известном составе металлического горючего в заданном диапазоне обеспечивает высокую скорость горения, что необходимо для достижения нужного уровня звукового давления. Однако при этом горение состава сопровождается яркой вспышкой, что недопустимо при киносъемке, в случаях, где необходимо создать исключительно звуковой эффект.

При этом горение состава сопровождается искрофорсовым эффектом, что может привести к пожару на съемочной площадке или при проведении реконструкции военных действий.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технических возможностей безопасного применения пиротехнического состава акустического излучения с обеспечением высокого уровня звукового давления.

Требуемый технический результат достигается тем, что пиротехнического состав акустического излучения, включающий калий хлорнокислый, калий бензойнокислый и феноформальдегидную смолу, согласно изобретению, в качестве дополнительного окислителя содержит калиевую селитру, причем калий бензойнокислый имеет удельную поверхность 7000-9000 см²/г, а 1/2 часть фенолформальдегидной смолы находится в виде раствора фенолформальдегидной смолы, при этом компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:

калий хлорнокислый 55-67 калиевая селитра 7-14 калий бензойнокислый 18-30 фенолформальдегидная смола 0,5-5 раствор фенолформальдегидной смолы 0,25-2,5

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили улучшение показателей назначения по уровню звукового давления по сравнению с прототипом, значительное снижение силы света и отсутствие искрения при горении состава.

Использование в составе двух окислителей - калия хлорнокислого и калиевой селитры снижает чувствительность состава к механическим воздействиям, а также исключает возможность перехода горения во взрыв.

Использование в качестве горючего калия бензойнокислого также продиктовано снижением чувствительности состава.

Удельная поверхность калия бензойнокислого находится в диапазоне 7000-9000 см²/г с целью достижения дополнительного звукового эффекта.

При использовании в составе крупных фракций калия бензойнокислого с удельной поверхностью менее 7000 см²/г резко падает скорость горения с практически полным отсутствием звукового эффекта. Мелкие фракции калия бензойнокислого (с удельной поверхностью более 9000 см²/г) увеличивают скорость горения состава, однако при этом звуковой эффект становится пульсирующим и прерывистым.

Массовое содержание калия бензойнокислого оптимизировано для активизации взаимодействия с кислородом калия хлорнокислого и достижения максимальной скорости горения состава, при которой возникает звуковой эффект.

Фенолформальдегидная смола выступает в качестве технологической добавки - связующего, обеспечивающего равномерное распределение всех компонентов в составе при смешивании.

Содержание в составе фенолформальдегидной смолы менее 1,5%, резко снижается прочность гранул, что приводит к их разрушению при транспортировании и нестабильной насыпной плотности.

Увеличение содержания фенолформальдегидной смолы более 5% нецелесообразно из-за снижения скорости горения и увеличения технологического цикла изготовления состава.

Использование 1/2 части фенолформальдегидной смолы в виде спиртового раствора (например, в этиловом спирте) обеспечивает смачивание и склеивание частиц компонентов между собой в однородную по их массовому соотношению композицию, которая не расслаивается при хранении до прессования.

Отсутствие в составе металлического горючего минимизирует силу света при горении, а также исключает искрение.

Выбранные компоненты обладают широкой сырьевой базой, низкой стоимостью и невысокой гигроскопичностью.

Сущность изобретения иллюстрируется технологическим режимом изготовления пиротехнического состава акустического излучения.

Состав изготавливают на имеющемся в пиротехническом производстве стандартном оборудовании.

Пример 1. В чашу смесителя загружают калий хлорнокислый технический ТУ 6-02-627-78, селитру калиевую марок А, Б, В ГОСТ Р 53949-2010, калий бензйнокислый ТУ 6-09-07-17774-93 с удельной поверхностью 7000-9000 см²/г, фенолформальдегидную смолу СФ-0112А ГОСТ 18694-80 и перемешивают в течение 5-10 минут.

В полученную смесь вводят раствор фенолформальдегидной смолы СФ-0112А-20 и перемешивают в течение 10-20 минут.

Допускается последние 10-15 минут мешать с поддувом воздуха давлением 0,2 Мпа (2 кгс/см²) для интенсификации удаления летучих веществ и влаги.

Пример 2. В чашу смесителя загружают калий хлорнокислый технический ТУ 6-02-627-78, селитру калиевую марок А, Б, В ГОСТ Р 53949-2010, калий бензойнокислый ТУ 6-09-07-17774-93 с удельной поверхностью 7000-9000 см²/г, 5% смолы фенолформальдегидной СФ-0112А ГОСТ 18694-80 и перемешивают в течение 5-10 минут.

В полученную смесь вводят спирт этиловый ректификованный ректификованный из пищевого сырья ГОСТ 5962-2013 в количестве 5% сверх 100% и перемешивают в течение 10-20 минут.

Допускается последние 10-15 минут мешать с поддувом воздуха давлением 0,2 Мпа (2 кгс/см²) для интенсификации удаления летучих веществ и влаги.

Полученный состав сушат провяливанием на лотках в течение 1-3 часов слоем 3-5 см.

Формование зарядов проводится методом глухого прессования в бумажно-катаную оболочку.

Для отработки и проверки достижения требуемых показателей назначения были приготовлены и испытаны пиротехнические составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов их содержания, на границах и за границами пределов этих диапазонов.

Характерные составы представлены в таблице 1.

Из таблицы 2 видно, что при увеличении содержания калиевой селитры скорость горения уменьшается с одновременным снижением уровня звукового давления.

Испытания опытных образцов зарядов из предложенного состава выявили, что составы №№4-5 в оптимизированных диапазонах содержания компонентов гарантированно обеспечивают необходимую скорость горения, при которой достигается повышенный по сравнению с прототипом уровень звукового давления.

Физико-химические показатели предложенного состава представлены в таблице 3.

Предложенный состав малочувствителен к механическим воздействиям, обладает физико-химической стабильностью, а технология его изготовления отличается простотой и безопасностью, что позволяет рекомендовать изобретение в промышленное производство на существующем пиротехническом оборудовании.

Проведенный сопоставительный анализ 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 практической возможности серийного изготовления по отраслевой технологии пиротехнического состава акустического излучения можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.

Пиротехнический состав акустического излучения относится к пиротехнике, а именно, к имитационным пиротехническим составам, применяемым для создания звуковых эффектов в кино и для реконструкции исторических событий. Пиротехнический состав акустического излучения включает калий хлорнокислый, калий бензойнокислый с удельной поверхностью 7000-9000 см²/г и фенолформальдегидную смолу. В качестве дополнительного окислителя содержит калиевую селитру. Часть фенолформальдегидной смолы находится в сухом виде, а часть в виде раствора в этиловом спирте. Компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%: калий хлорнокислый 58-66, калиевая селитра 7,5-14, калий бензойнокислый 20-28, смола фенолформальдегидная в сухом виде 0,75-2,5, смола фенолформальдегидная в виде раствора в этиловом спирте 0,75-2,5. Обеспечивается расширение технических возможностей безопасного применения пиротехнического состава акустического излучения с обеспечением высокого уровня звукового давления. 3 табл.

Пиротехнический состав акустического излучения, включающий калий хлорнокислый, калий бензойнокислый и фенолформальдегидную смолу, отличающийся тем, что в качестве дополнительного окислителя он содержит калиевую селитру, причем калий бензойнокислый имеет удельную поверхность 7000-9000 см²/г, при этом часть фенолформальдегидной смолы находится в сухом виде, а часть в виде раствора в этиловом спирте, при этом компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:

калий хлорнокислый 58-66 калиевая селитра 7,5-14 калий бензойнокислый 20-28 смола фенолформальдегидная в сухом виде 0,75-2,5 смола фенолформальдегидная в виде раствора в этиловом спирте 0,75-2,5