Пиротехнический дымообразующий состав

Пиротехнический дымообразующий состав

Реферат

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовую завесу, используемую для постановки сигналов или ложных целей, а также целеуказания.

Уровень данной области техники характеризует состав черного дыма на основе хлората калия (бертолетова соль), включающий антрацен (углеводород), которые содержатся в массовом соотношении 52/48 (см., например, А.А.Шидловский «Основы пиротехники», М., Машиностроение, 1973 г., с.249).

Этот состав по существу и числу совпадающих признаков с предложенным выбран в качестве наиболее близкого аналога. Особенностью описанной смеси является большое содержание хлората калия, что обеспечивает достаточно высокую температуру горения состава, при которой происходит не возгонка антрацена, а неполное его сгорание с выделением большого количества сажи, необходимой для окрашивания дыма.

Однако известный состав имеет ряд недостатков, ограничивающих его практическое применение в дымообразующих изделиях, такие как:

- низкая дымообразующая способность вследствие относительно небольшого содержания газообразных веществ в продуктах сгорания;

- сравнительно низкая скорость горения состава (0,6-0,7 мм/с), что снижает динамику формирования дымовой завесы и является причиной для увеличения массы заряда и габаритов конструкции;

- нетехнологичность в изготовлении и переработке по причине пыления сухих компонентов, что делает производство взрывоопасным.

Кроме того, прессованный заряд из известного состава плохо горит, при этом образуется много шлаков от избытка антрацена, что определяет неудовлетворительную функциональную надежность и низкую эффективность дымообразования

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и эффективности действия по назначению более технологичного дымообразующего состава.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический дымообразующий состав, содержащий хлорат калия и антрацен, согласно изобретению, дополнительно включает активаторы горения - тиомочевину и фенолформальдегидную смолу, при этом компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:

хлорат калия	52-55
антрацен	33-37
тиомочевина	6-10
фенолформальдегидная смола	3-5

Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности дымообразования за счет большей скорости горения состава и увеличения при этом газообразных продуктов горения, что улучшает диспергирование конденсированных продуктов и обеспечивает уменьшение шлаков. При этом предложенный состав гранулируется и не пылит, следовательно, технологичен в изготовлении и безопасен в переработке.

Содержание хлората калия в составе оптимизировано из условия максимального генерирования дыма.

При содержании в составе антрацена в диапазоне 33-37 мас.% обеспечивается неполное сгорание (без образования углекислого и угарного газов) с большим выделением сажи.

Содержание в составе антрацена менее 33 мас.% недостаточно для образования черного дыма, так как антрацен является основным поставщиком в генерируемый аэрозоль сажи.

При содержании в составе антрацена более 37 мас.% не все продукты сгорания диспергируются и остаются в шлаках. Это служит причиной падения скорости горения состава и приводит к неустойчивому горению.

Тиомочевина в составе работает как катализатор, снижая температуру разложения хлората калия, активизируя тем самым процесс горения состава.

Содержание в составе тиомочевины менее 6 мас.% является недостаточным для обеспечения заданной скорости горения.

При содержании в композиции тиомочевины более 10 мас.% не обеспечивает заметного роста эффективности дымообразующего состава, потому что образуется много газообразных продуктов горения, которые разбавляют дым, контрастность и яркость которого снижаются, что ухудшает показатели назначения дымовой завесы.

Фенолформальдегидная смола вводится в состав в виде 50%-ного спиртового раствора, что значительно улучшает технологические свойства смеси, устраняет пыление в процессе изготовления и переработки состава, который гранулируется и приобретает сыпучесть. Это позволяет дозировать состав для прессования зарядов.

Введение фенолформальдегидной смолы в состав в количестве менее 3 мас.% недостаточно для получения устойчивого улучшения технологических свойств в промышленной технологии изготовления дымообразующего состава.

При содержании в дымообразующем составе фенолформальдегидной смолы более 5 мас.% снижается скорость горения и, следовательно, генерирование аэрозоля, то есть вырождается целевое назначение добавки, которая становится балластом.

Технологическая добавка активаторов горения - тиомочевины и фенолформальдегидной смолы, которые являются дополнительным горючим, при горении состава дают большое количество газообразных продуктов, улучшают процесс диспергирования аэрозоля и вынос продуктов сгорания в атмосферу, то есть увеличивают его дымообразующую способность.

Увеличение газообразных продуктов также способствует повышению дисперсности сажевых частиц, что улучшает устойчивость дымового облака и кроющую способность завесы.

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

Предложенный состав изготавливается перемешиванием компонентов в смесителях типа СНД-100.

Массовое оптимальное соотношение компонентов дымообразующего состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и проверено практическими испытаниями опытных составов путем оценки максимальных служебных характеристик и показателей назначения при их горении.

В смеситель загружают антрацен технический, ТУ 14-6-175, тиомочевину, ГОСТ 6344 и спиртовой 50% раствор фенолформальдегидной смолы СФ-342-50, OCT В84-1467 в количестве половины от расчетной массы, все это перемешивают в течение 10 минут.

Затем в смеситель загружают хлорат калия (бертолетову соль техническую марки А), ГОСТ 2713 и вторую половину спиртового раствора фенолформальдегидной смолы. Перемешивание проводят в течение 20-25 минут.

Полученную смесь выгружают на лотки и провяливают в течение 20 минут (выдерживают при нормальной температуре цеха).

Далее смесь гранулируют продавливанием через сетку с ячейками 2,0-2,5 мм в грануляторе типа ПВГ-1.

Сформированные гранулы дымообразующего состава провяливают на лотках не менее двух часов до достижения массовой доли влаги и летучих (не более 0,5%). Готовый гранулированный состав фасуют и упаковывают в мешки для хранения.

Сопоставительные испытания составов по изобретению и прототипу проводились в штатной конструкции морской дымовой шашки, в корпусе которой размещается шесть зарядов диаметром 120 мм, высотой 190 мм при массе каждого 3,950 кг.

Для иллюстрации в таблице 1 приводятся характерные композиции опытных дымовых зарядов, которые были испытаны при отработке изобретения и оптимизации составов.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
1	2	3	4	5	Прототип
Хлорат калия	56	55	52	53	50	52
Антрацен	32	35	33	37	38	48
Тиомочевина	5	6	10	7	11	-
Фенолформальдегидная смола	7	4	5	3	1	-

В таблице 2 приведены показатели основных технических характеристик назначения характерных составов по изобретению в сопоставлении с аналогичными показателями состава по прототипу.

Таблица 2
Характеристики	Составы
1	2	3	4	5	Прототип
Скорость горения, мм/с	0,5	2,0	1,7	1,6	0,8	0,6-0,7
Дымообразующаяся способность, %	68	90	90	85	70	60-70
Содержание шлаков	32	10	10	15	15	30-40

Из таблицы 2 следует, что составы по изобретению, при оптимальном соотношении компонентов, горят со скоростью в 2-3 раза быстрее известного состава, достигая максимальной дымообразующей способности 90%, при этом количество шлаков снижается до 10-15%.

Таким образом, введение в количественно сбалансированный дымообразующий состав активаторов горения в виде тиомочевины и фенолформальдегидной смолы (совокупно 10-15 мас.%) существенно активизировало процессы горения и аэрозольобразования в форме плотного облака черного дыма.

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 не известно, а с учетом возможности промышленного изготовления дымообразующего состава позволяет сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Предложенный состав предназначен для постановки маскирующих завес и ложных целей для защиты надводных кораблей от оружия с телевизионными системами наведения.

Применение заряда из нового состава позволяет получить эффективное дымовое облако при относительно компактных габаритах шашек.

Пиротехнический дымообразующий состав, содержащий хлорат калия и антрацен, отличающийся тем, что он дополнительно включает активаторы горения - тиомочевину и фенолформальдегидную смолу при следующем содержании компонентов, мас.%:

хлорат калия	52-55
антрацен	33-37
тиомочевина	6-10
фенолформальдегидная смола	3-5