Патент №2714896
Авторы изобретения: Д. Ю. Демин
ПЕТАРДА ФИТИЛЬНАЯ
Пиротехника является отраслью техники, связанной с производством и применением огневых составов и снаряжаемых ими изделий.
Современная пиротехника является частью прикладной химии и занимается вопросами приготовления и изучения различных химических веществ и составов, образующих при сгорании цветные огни, дымы и другие светозвуковые эффекты. Такие композиции из химических веществ (как правило, металлизированные, т.е. содержащие наряду с органическими и неорганическими компонентами один или несколько порошков металлов и сплавов) называются пиротехническими составами. Из пиротехнических составов изготавливаются пиротехнические элементы в виде шариков, кубиков, цилиндров, предназначенные для создания зрелищных эффектов. Приспособления и устройства определенной конструкции, эффект действия которых достигается при сжигании пиротехнических составов, называются пиротехническими изделиями.
Пиротехнические изделия делятся на две основные группы: изделия военной пиротехники и изделия гражданского назначения. Среди последних существенную роль играют пиротехнические изделия развлекательного характера или фейерверочные изделия. Фейерверочные изделия (нем. Feuerwerk, от Feuor - огонь и Werk - дело, работа) - разновидность пиротехнических изделий, создающих при горении визуальные или звуковые эффекты, используемые при проведении фейерверочных зрелищных мероприятий. Слово «фейерверк» употребляется как для названия самого зрелища, так и для обозначения изделий, создающих это зрелище.
Одним из видов пиротехнических изделий являются петарды. Петарда в общем случае представляет собой бумажную или картонную гильзу, наполненную пиротехническим составом. По способу зажигания петарды бывают фитильными и терочными. Сначала поджигается подводящее огонь вещество (чаще всего на основе фосфора) или фитиль, затем огонь передается черному пороху с замедлителем, и по прошествии примерно пяти секунд пламя доходит до разрывного заряда (как правило, это смесь порошкового магния и перхлората калия), который при горении создает высокое давление, в итоге разрывающее оболочку, вследствие чего происходит громкий хлопок. У фитильных петард, как понятно из названия, поджигается фитиль, а терочные поджигаются, словно обыкновенные спички, о специальную намазку на упаковке, либо о спичечный коробок.
После зажигания фитиля (или терочной намазки, в зависимости от типа) петарда взрывается с оглушительным хлопком, в чем и состоит ее развлекательный эффект. От зажигания до взрыва проходит небольшое время (несколько секунд), достаточное для того, чтобы лицо, применяющее петарду, успело ее бросить либо удалиться на безопасное расстояние. Некоторые петарды имеют дополнительные эффекты: свист, разбрасывание искр. Петарды имеют много форм и разновидностей: треугольники, жуки, чесноки, хлопающие шары, лимонки, пулеметные ленты и прочее. Петарды обладают разнообразием эффектов - большинством из них является громкий хлопок с небольшим выбросом пламени, наличие звукового эффекта: треска, свиста или хлопка, а также дополнительные эффекты в виде свечения, вращения, искр, дыма. Могут использоваться гирлянды из петард, дающие серию многочисленных взрывов.
Также петарды применяются как средства для сигнализации в различных областях деятельности. Широкое применение петарды нашли, например, в железнодорожной отрасли.
Например, в патенте на полезную модель RU 71619 U1 (патентообладатель - Федеральное государственное унитарное предприятие "Краснозаводский химический завод"), дата публикации патента 20.03.2008, описана петарда сигнальная железнодорожная, состоящая из корпуса с пороховым зарядом и пластиной с наковаленками, на которые надеты капсюля. С целью повышения надежности эксплуатации в конструкции узла воспламенения наковаленка заменена сформированным гнездом под капсюли-воспламенители. В сформированное гнездо жестко впрессован капсюль-воспламенитель, содержащий в себе наковаленку, за счет перераспределения давления от наковаленки к капсюлю-воспламенителю значительно повышается надежность срабатывания. Применение пластины со сформированным гнездом позволяет использование целого ряда однотипных капсюлей-воспламенителей КВ-21, КВ-22 и другие. Благодаря такому выполнению в современной разработке исключает использование ртутьсодержащих, оржавляющих составов. В качестве порохового заряда применяется порох ДРП-1, ДРП-2. Конструкция узла воспламенения позволяет увеличить надежность петарды и значительно снижает трудоемкость ее изготовления.
В иностранном патенте PL 162057 В1 (патентообладатель - ZAKLADY TWORZYW SZTUCZNYCH PRO), дата публикации патента 31.08.1993, описан картридж с петардой в форме цилиндра, выполненный из синтетического материала, заполненный пиротехническим составом и закрытый войлочным диском и жесткой пробкой, которые защищены от выпадения и имеющий замедлитель в нижнем отверстии. Замедлитель состоит из черного порошка в чистом или десенсибилизированном виде, вдавливаемого в нижнее отверстие под высоким давлением.
В патентном документе RU 99122662 А1, (заявитель - Базаров А.А. и др.), дата публикации источника 27.08.2001, который принят за наиболее близкий аналог, описана петарда, содержащая полую цилиндрическую гильзу высотой Н с заглушенным одним торцом и размещенные в ней пиротехнические элементы звукового эффекта, замедленного горения и воспламенения. Гильза выполнена из пластичного безосколочного материала, например, полиэтилена высокого давления и состоящая из двух соосно сочлененных камер цилиндрической камеры звукового эффекта и замедленного горения наружным диаметром Д1 и камеры воспламенения наружным диаметром Д2, рабочая часть которой имеет форму полого прямого усеченного конуса с наклоном стенок 60-70° относительно плоскости его основания и высотой 0,005-0,1 Н, сочлененного с полым цилиндром, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру камеры звукового эффекта и замедленного горения Д1 и он сопряжен с ней по тугой посадке. Причем свободный торец цилиндра камеры воспламенения снабжен элементом поперечной ориентации, плоскость которого перпендикулярна оси гильзы и расположена по центру продольной тяжести снаряженной петарды с отклонением не более чем на 3-5% общей высоты петарды, причем, стенка камеры звукового эффекта и замедленного горения выполнена с элементом продольного ослабления, который после сборки гильзы размещен на той же стороне гильзы, что и элемент поперечной ориентации.
Недостатком известной петарды является сложность конструкции и недостаточная безопасность.
Задачей, на которую направлено изобретение, является создание петарды, конструкция которой не является сложной, взрыв петарды сопровождается более громким звуковым эффектом и при этом петарда является более безопасной. Также задачей является расширение арсенала средств пиротехнических изделий.
Перечень чертежей
На фиг. 1 изображена конструкция петарды в разрезе: слой пороха задержки 1, слои глины 2, фитиль 3, слой взрывного пороха 4.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом предложенного изобретения является создание петарды, конструкция которой не является сложной, взрыв такой петарды сопровождается более громким звуковым эффектом и при этом петарда является более безопасной.
Для достижения технического результата предложена фитильная петарда, выполненная в виде гильзы, заполненной слоями материала в том числе пиротехнического. Гильза выполнена из плотной бумаги или картона, плотностью более 80 г/м3. Внутри гильзы последовательно сверху вниз расположены, необязательно, в следующем порядке: слой пороха задержки, слой глины, слой взрывного пороха, слой глины. Фитиль проходит внутрь гильзы через слой пороха задержки и слой глины и контактирует со слоем взрывного пороха, порох задержки и взрывной порох содержат в своем составе перхлорат калия и целевые добавки.
Порох задержки и взрывной порох содержат в своем составе перхлорат калия и целевые добавки.
При этом в состав пороха задержки также входят карбонат стронция, сера и карбон, а в состав взрывного пороха входят сера и алюминий.
Петарда работает следующим образом. Сначала поджигается подводящее огонь вещество или фитиль, затем огонь передается черному пороху с замедлителем (слой пороха задержки), и по прошествии примерно пяти секунд пламя по фитилю, проходящему через слой глины, доходит до слоя взрывного пороха (разрывного заряда), который при горении создает высокое давление, в итоге разрывающее оболочку, вследствие чего происходит громкий хлопок. Чем сильнее оболочка петарды, тем сильнее (громче) разрыв петарды. Но сила разрыва должна быть больше силы сдерживания оболочки. Поэтому делают заглушки с обеих сторон петарды, чтобы создать большее давление при срабатывании (разрыве) и добиться большего звукового эффекта. Петарды также могут различаться по калибру (размеру).
Слой пороха задержки не дает фитилю затухать и в то же самое время позволяет сдерживать быстрое распространение пламени, что обеспечивает более безопасное использование петарды.
Фитильная петарда классической конструкции поджигается фитилем (стапином). У фитильной петарды может отсутствовать замедлитель, так как его функцию выполняет Сталин. Время работы замедлителя (5-10 секунд) позволяет отбросить петарду на безопасное расстояние.
Фитильная петарда для запуска использует классический фитиль. Преимущество фитильной петарды в том, что она безопаснее. Недостаток только один - для поджига фитиля нужно открытое пламя, то есть зажигалка или спички.
Плотность бумаги - характеристика бумаги, которая выражается в граммах на метр квадратный (г/м2). Грубо говоря, плотность бумаги прямо пропорциональна "жесткости" или "толщине" бумаги. Т.е. чем выше плотность, тем толще и жестче бумага.
Плотность 40-70 г/м2 имеют так называемые "газетные" бумаги, которые используются для печати недорогих бланков, раздаточных листовок, и, собственно, газет. Такая бумага не подходит для изготовления оболочки петарды. Классическая офисная бумага для документов имеет плотность около 80 г/м2 и в принципе может быть использована, но целесообразно все-таки использовать более плотную бумагу или картон, т.е. бумагу со значениями плотности более 80 г/м2. Оболочка также может состоять из нескольких слоев менее плотной бумаги.
При изготовлении петарды используют следующие вещества:
Перхлорат калия (калий хлорнокислый, Каделин, ПХК, КСЮ4). Калий перхлорат в пиротехнике используется в сигнальных, звуковых, воспламенительных составах, цветных звездах и многих других составах. Он менее опасен, чем калия хлорат, составы на нем имеют более высокие температуры воспламенения и меньшую скорость горения, чем у хлората. Частично заменил собой хлорат калия в сигнальных и фейерверочных составах. Сам по себе практически не влияет на окраску пламени.
Для улучшения свойств горения пороха используют серу. Сера обладает совершенно особым свойством. При 111°С жара она превращается в светло-желтую жидкость, цветом и густотой напоминающую мед или жидкую патоку. При 150°С начинает густеть и все больше и больше краснеть, так что, принимая сначала каштановый, а затем гранатный цвет, при 250°С доходит до такого состояния густоты, что уже более не вытекает из сосуда, хотя бы перевернутого вверх дном. При дальнейшем повышении густая масса снова начинает жидеть, при 450°С происходит кипение, а затем сера превращается в бурые пары, в которых многие металлы (и, между прочим, медь), образуя сернистые соединения, горят ярким пламенем.
Еще одним важным веществом является алюминий. В пиротехнике он применяется в качестве горючего, главным образом, в осветительных и зажигательных составах. При горении порошка алюминия происходит искрение. Иногда алюминий добавляется в небольшом количестве (до 5%) в составы цветных огней для увеличения яркости. Часто алюминий применяется в виде сплава с магнием.
Углерод, например карбон, в пиротехнике используется как горючее, уменьшающее температуру воспламенения пиротехнических составов. Крупные частицы угля дают желтые искры, которые используются в искрящихся составах.
Для создания цветовых эффектов при взрыве петарды могут использоваться следующие вещества.
Петарда содержит слой пороха задержки 1, слои глины 2, фитиль 3, слой взрывного пороха 4, заключенные в бумажный или картонный цилиндр (см. фиг. 1).
Сначала поджигается фитиль 3, затем пламя передается слою 1 пороха задержки, пока пламя проходит через слой 1 пользователь должен отбросить петарду на безопасное расстояние. По прошествии примерно пяти секунд пламя по фитилю 3 через слой глины 2 доходит до слоя взрывного пороха 4, который при горении создает высокое давление за счет наличия с двух сторон слоя взрывного пороха плотных глиняных пробок 2 и плотной бумажной или картонной гильзы, позволяющих поднимать давление при горении до больших значений, в итоге разрывающее оболочку, вследствие чего происходит громкий хлопок и сопровождающие его визуальные эффекты в случае использования специальных веществ.
Осуществление изобретения
Были подготовлены образцы петарды по изобретению и экспериментально опробована ее работоспособность.
Петарда имеет размер 80×20 мм.
Внешний диаметр петарды составляет около 20 мм, внутренний около 15 мм.
Вес пороха в образце заряда составляет 1,73 г.
Вес зажигательного пороха в образце заряда составляет 0,22 г, пороха задержки 0,52 г., взрывного пороха 0,99 г.
Химический состав петарды приведен в таблице 1:
Полученная петарда проста в изготовлении и использовании, является безопасной при обращении и работоспособной, а также расширяет арсенал пиротехнических средств для создания звуковых эффектов и может использоваться при проведении фейерверочных зрелищных мероприятий или для сигнализации и создания звуковых и световых эффектов в различных областях деятельности.
Разрыв петарды является более громким, чем у известных аналогов.