Химические реактивы,
комплектующие и оборудование
для пиротехники

Патент №2574263
Авторы: АБДУЛЛИН И.А, ЕМЕЛЬЯНОВ В.В, САРАБЬЕВ В.И, МИНГАЗОВ А.Ш, АБЫЗОВ Н.З, РЕЗНИКОВ М.С, СИДОРОВ А.И

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ БЕЛОГО ОГНЯ
Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к осветительным составам, включающим нитраты щелочных и щелочноземельных металлов.
Уровень данной области техники характеризует пиротехнический осветительный состав, содержащий (мас. %): 55 нитрат бария и 7 нитрат стронция - окислители, 52 магниевый порошок - металлическое горючее и 3 льняное масло - органическое горючее связующее, описанный в книге А.А. Шидловского Основы пиротехники. М.: «Машиностроение», 1973, с. 149, состав №20.
Указанный состав по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному пиротехническому осветительному составу.
При горении известного состава продукты химического взаимодействия нитрата бария излучают зеленым цветом, а нитрата стронция - красным, что при их взаимодействии сдвигает частоту излучения в сторону светлых тонов видимого диапазона спектра светового излучения за счет интерференции различных волн оптического излучения.
Недостатком известного состава является дефицитность импортного продукта - нитрата стронция (цветопламенной добавки) и экссудация льняного масла при уплотнении состава в заряды, что ограничивает возможность серийного производства.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и технологичности осветительного состава.
Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический осветительный состав, включающий окислитель - нитрат бария, магниевый порошок в качестве металлического горючего и органическое горючее связующее, согласно изобретению содержит в качестве органического горючего связующего 25%-ный раствор канифоли в олифе и криолит в качестве цветопламенной добавки, а также карбонат магния в качестве диспергатора шлаков в волне горения при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Нитрат бария 41-47
Магниевый порошок 42-44
Криолит    4-5
Карбонат магния    3-5
Раствор канифоли 4-5

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили получение требуемых характеристик модифицированного осветительного состава по скорости горения, яркости и спектру оптического излучения видимой области, преимущественно 0,5-0,6 мкм.
Оптимальный количественный состав предложенной смеси компонентов осветительного пиротехнического состава был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен испытаниями опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения уровня показателей назначения.
При содержании в пиротехническом составе нитрата бария больше 47 мас. % нет улучшения показателей назначения по яркости и насыщенности светового излучения генерируемых при горении газоаэрозольных продуктов.
При содержании в пиротехническом составе нитрата бария меньше 41 мас. % температура и скорость горения снижается, ухудшая интенсивность и яркость излучения.
При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка больше 44 мас. % резко сокращается время функционирования осветительного заряда.
При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка меньше 42 мас. % не в полной мере реакционно используются компоненты, в результате чего яркость излучения неудовлетворительная.
Криолит (химическая формула Na3AIF6), при горении состава смещает спектр излучения монохромным зеленым цветом нитрата бария к ярко белому, что увеличивает светимость и яркость пламени факела.
При содержании в пиротехническом осветительном составе криолита меньше 4 мас. % не обеспечиваются заданные параметры светового излучения.
Содержание в пиротехническом осветительном составе криолита больше 5 мас. % является балластным, так как этот малоактивный компонент тормозит горение состава, при котором не обеспечивается в полном объеме генерирование твердых излучающих частиц дисперсной фазы (AIN3, NaF, MgO).
Смесь раствора канифоли в олифе с карбонатом магния образует вяжущую композицию, которая обеспечивает цементацию состава и каркасность зарядов из него.
При содержании в пиротехническом составе карбоната магния меньше 3 мас. % образуется недостаточный объем генерируемого диоксида углерода для полного диспергирования излучающих твердых частиц в газоаэрозольной фазе, в которой наблюдается дефицит MgO, окрашивающий пламя ярким белым цветом.
Содержание в составе карбоната магния больше 5 мас. % является балластным.
При введении в пиротехнический состав раствора канифоли в олифе меньше 4 мас. % не обеспечиваются технологические параметры состава.
При введении в пиротехнический состав раствора канифоли в олифе больше 5 мас. % нет заметного улучшения каркасности и прочностных характеристик зарядов.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
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 промышленного серийного изготовления пиротехнического осветительного состава можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.
Количественное соотношение компонентов предложенного светового пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки функционирования зарядов по назначению: достижению максимальной силы света факела при горении зарядов, компоненты которых содержатся в пределах выбранных диапазонов.
Характерные составы для испытаний, в которых компоненты содержатся в предложенных диапазонах массового соотношения, за пределами оптимизированных диапазонов и в границах количественного содержания компонентов по изобретению, представлены в Таблице.

Компоненты Содержание компонентов (мас. %) в составах
1 2 3 4 5
Нитрат бария 40 41 45 47 48
Магниевый порошок 43 44 44 42 41
Криолит 7 5 4 4 3
Карбонат магния 7 5 3 3 6
Канифоль в олифе 5 5 4 4 2


Результаты испытаний зарядов из предложенной композиции показали, что составы 2-4 гарантированно обеспечивают заданные параметры показателей основного назначения, концентрации генерируемого дыма, его кроющей способности и технологических свойств состава для приготовления и переработки в серийном производстве.
Состав 1 горит с низкой скоростью, что тормозит генерирование излучающего форса пламени, светимость и яркость которого неудовлетворительны по условиям эксплуатационных требований.
Состав 5 характеризуется недостаточной яркостью оптического излучения, сила света которого падает, при этом ухудшаются технологические свойства композиции и служебные характеристики зарядов из нее.
Приготавливается предложенный осветительный состав по обычной технологии пиротехнического производства смешиванием компонентов в промышленном смесителе.
В смеситель загружают 43±2 мас. % нитрата бария, 43±1 мас. % магниевого порошка, 4±1 мас. % карбоната магния и 4,5±0,5 мас. % криолита, после чего перемешивают в течение 10-15 минут для достижения равномерного распределения компонентов в объеме.
Затем в смеситель добавляют предварительно приготовленный 25%-ный раствор канифоли в олифе в количестве 4,5±0,5 мас. % и перемешивают в течение 5-7 минут, в результате чего сухие порошки равномерно покрываются тонкой пленкой связующего.
Полученную композицию, которая автоматически объемно дозируется, далее направляют на уплотнение в заряды прессованием.
Пиротехнический состав по настоящему изобретению технологичен для серийного производства осветительных зарядов для поставки заказчикам.

Поделиться: