Патент № 2541025
Авторы: Локшин, Гинзбург, Луценко, Мингазов, Резников, Сидоров

Пиротехнический состав черного дыма

Изобретение относится к средствам для получения дымовых завес, а именно для получения дымового облака черного цвета в результате реакции нескольких твердых веществ в форме порошковой смеси, при горении спрессованного заряда. Пиротехнический состав черного дыма включает, в мас.%: окислитель - хлорат калия 53-58, в качестве горючего-дымообразователя - антрацен каменноугольный сырой с содержанием антраценового масла 2-5 мас.% 40-43 и тиомочевину 2-4. Изобретение обеспечивает повышение скорости горения в 2-3 раза, сравнительно с прототипом, и динамики дымообразования, а также формирование устойчивого облака насыщенного черного цвета, характерного очагу пожара, что позволяет использовать его в качестве имитатора при киносъемках.

Изобретение относится к средствам для получения дымовых завес, более конкретно для получения дымового облака черного цвета в результате реакции нескольких твердых веществ в форме порошковой смеси, при горении спрессованного заряда.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический дымообразующий состав, описанный в патенте RU 2350589, C06D 3/00, 2008 г., который включает хлорсодержащий окислитель, высокодисперсное металлическое горючее (магний), дымообразователь - антрацен каменноугольный сырой с содержанием антраценового масла 1-3 мас.% и фторкаучук в качестве связующего.

При горении заряда из описанного пиротехнического состава формируется дымовая завеса с хорошей кроющей способностью и минимальной светопроницаемостью, которая достаточно устойчива в воздухе и неядовита.

Генерируемый аэрозоль, включающий дисперсную фазу MgCl₂ и MgF₂, служит надежным экраном для защищаемых объектов, противодействующим средствам обнаружения и наведения на цель.

Содержание в составе оптимального количества антрацена обеспечивает при горении его термодеструкцию, в результате которой в маскирующем облаке заметно повышается содержание несгоревших активных частиц углерода, увеличивающих дисперсную фазу и его эффективность действия по назначению.

Выбор антрацена каменноугольного сырого, содержащего антраценовое масло, определен тем, что пиротехнический состав приобретает пластичность, исключается пыление порошковых компонентов в процессе смешивания и при этом обеспечивается необходимая плотность заряда, который прессуется относительно низким давлением (300-400 кгс/см²).

Антрацен каменноугольный сырой характеризуется доступностью в отечественном производстве и прогрессивными технологическими свойствами.

Заряды из описанного пиротехнического состава имеют относительно невысокую скорость горения 0,5-0,6 мм/с, обеспечивая в течение продолжительного времени действие аэрозольного облака с требуемой маскирующей способностью 4,7-4,8 м²/г.

На выходе из генератора черный цвет дыма, имеющего высокую температуру, под воздействием кислорода воздуха окисляется до CO и CO₂, в результате чего приобретает серый окрас, что не влияет на функциональность образуемого аэрозольного облака в качестве экрана электромагнитных волн средств обнаружения и наведения противника.

Продолжением отмеченных достоинств описанного дымообразующего пиротехнического состава является присущий недостаток - непригодность для использования в качестве сигнального, образующего при горении аэрозоль насыщенного черного цвета, характеризующегося большой дальностью видимости и различимости.

Отмеченный недостаток устранен в пиротехническом составе для образования черного дыма по патенту RU 2448935 C1, C06D 3/00, C06D 29/08, 2010 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Известный пиротехнический состав черного дыма содержит в качестве окислителя хлорат калия и органическое горючее связующее - антрацен каменноугольный сырой, содержащий 2-5 мас.% антраценового масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известный состав характеризуется повышенной функциональностью генерирования при горении спрессованных зарядов (при давлении 300-350 кгс/см²) дыма черного цвета, облако которого хорошо видимо и различимо на большом удалении (1,5 и 1,2 км соответственно) в течение продолжительного времени.

Недостатком известного пиротехнического состава, функционирующего в режиме дымокурения, является неактивное горение, сопровождающееся вспышками пламени при взаимодействии с кислородом воздуха, в результате чего сгорают сажевые частицы и снижается насыщенность дыма черным цветом, что не обеспечивает имитацию очага пожара при натурных киносъемках.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является активация дымообразования при горении зарядов из предложенного пиротехнического состава.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав черного дыма, включающий окислитель - хлорат калия и дымообразующий антрацен каменноугольный с содержанием антраценового масла 2-5 мас.%, согласно изобретению дополнительно содержит тиомочевину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение скорости горения в 2-3 раза, сравнительно с прототипом, динамики дымообразования, формирующего устойчивое облако насыщенного черного цвета, характерного очагу пожара, что позволяет использовать его в качестве имитатора при киносъемках.

Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава, при горении практически мгновенно формирующего облако черного цвета, было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по достижению показателей назначения при экспериментальном опробовании опытных образцов пиротехнических зарядов.

Содержание в пиротехническом составе окислителя (хлората калия) в диапазоне 53-58 мас.% обеспечивает полноту химического взаимодействия с комплексным органическим горючим, образующим при горении дым.

При содержании в пиротехническом составе черного дыма хлората калия меньше 53 мас.% горение происходит недостаточно активно для создания облака черного дыма, характерного очагу пожара.

Содержание в пиротехническом составе черного дыма хлората калия больше 58 мас.% является балластным, так как не обеспечивает повышения качественных показателей дымового облака.

Использование антрацена каменноугольного сырого, в структуре которого присутствует примесь антраценового масла, обеспечивает функции технологической смазки для приготовления пиротехнического состава смешиванием с последующим прессованием заряда, чем исключается пыление при смешивании компонентов состава, который хорошо прессуется в функциональные заряды при относительно низком давлении 300-400 кгс/см².

Пиротехнический состав приобретает пластичность, и обеспечивается необходимая плотность прессованного заряда из него.

При содержании в пиротехническом составе антрацена каменноугольного сырого менее 40 мас.% облако дыма, образующегося при горении, приобретает серый цвет, что неприемлемо для целевого применения.

Содержание в пиротехническом составе антрацена каменноугольного сырого больше 43 мас.% является балластным.

Дополнительное введение в дымообразующий пиротехнический состав тиомочевины, которая служит катализатором скорости горения термической основы без образования пламени, резко повышает интенсивность выхода дисперсной фазы для формирования облака черного дыма.

При содержании в пиротехническом составе тиомочевины меньше 2 мас.% дымообразование недостаточно активное для формирования дымового облака, имитирующего пожар.

При содержании в пиротехническом составе тиомочевины больше 4 мас.% нет заметного улучшения показателей назначения облака черного дыма.

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

Предложенный состав приготавливается по принятой в пиротехнике технологии смешивания в штатном смесителе, куда помещают все порошковые компоненты и проводят смешивание в течение 10-15 минут, после чего смесь выгружают и направляют на прессование зарядов.

Из предложенного пиротехнического состава, компоненты которого содержались внутри оптимизированных диапазонов, на границах и за пределами заявленных предельных количественных значений, были изготовлены опытные образцы для натурных испытаний.

По результатам натурных испытаний опытных образцов пиротехнических составов различного количественного соотношения компонентов были ограничены пределы их содержания по достижению скорости горения зарядов в установленном диапазоне 1,0-1,5 мм/с, что кратно выше, чем у известных аналогов. При этом стабильно образовывалось облако черного дыма, характерного для очагов пожаров, в течение относительно длительного времени эффективного функционирования, необходимого для натурных киносъемок, что позволяет рекомендовать предложенный состав для целевого использования по назначению в качестве имитатора.

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 возможности серийного изготовления на действующем производстве пиротехнических дымообразующих зарядов для имитации очагов пожаров, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Пиротехнический состав черного дыма, включающий окислитель - хлорат калия, дымообразующий антрацен и тиомочевину в качестве активатора горения, отличающийся тем, что он содержит антрацен каменноугольный сырой, при следующем соотношении компонентов, мас.%: