Патент № 2545291
Авторы: Абдуллин, Емельянов, Мингазов, Абызов, Рожков, Резников, Сидоров

Пиротехнический осветительный состав

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к осветительным составам. Пиротехнический осветительный состав включает, в мас.%: нитрат натрия 44-50, магниевый порошок 37-40 и связующее, в качестве которого содержит смесь гипса или криолита 9-10 с канифолью сосновой 3-4 и технологическую добавку - масло индустриальное 1-2. Изобретение позволяет технологично проводить приготовление пиротехнической композиции, пригодной для формования с минимальными усилиями прессования снаряжения артиллерийских боеприпасов, характеризующегося повышенной конструкционной прочностью, выдерживающего импульсную нагрузку выстрела. 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к осветительным составам, включающим нитраты щелочных и щелочноземельных металлов и металлическое горючее.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический осветительный состав, описанный в учебнике Шидловского А.А. Основы пиротехники, М., Машиностроение, 1973, с.149, состав №14, который по числу совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный пиротехнический осветительный состав содержит (мас.%):

Этот пиротехнический состав является классическим трехкомпонентным осветительным составом, содержащим известные доступные компоненты.

Заряды из известного состава используются для освещения местности и объектов в видимом оптическом диапазоне.

Недостатком известного пиротехнического состава является его нетехнологичность в серийном производстве из-за высокого усилия формования зарядов, при этом спектр излучения продуктов горения смещен в сторону инфракрасного, что снижает световое излучение в видимом диапазоне спектра.

Кроме того, неудовлетворительная конструкционная прочность ограничивает использование известного состава в артиллерийских боеприпасах по основному назначению.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности действия в качестве снаряжения осветительных артиллерийских боеприпасов.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический осветительный состав, включающий нитрат натрия, магниевый порошок и связующее, согласно изобретению содержит в качестве связующего смесь гипса или криолита с канифолью сосновой и дополнительно технологическую добавку - масло индустриальное, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отличительные признаки предложенного технического решения позволяют технологично проводить приготовление пиротехнической композиции, пригодной для формования с минимальными усилиями прессования снаряжения артиллерийских боеприпасов, характеризующегося повышенной конструкционной прочностью, выдерживающего импульсную нагрузку выстрела.

При этом пиротехнические заряды имеют повышенную излучающую способность в видимом диапазоне, что необходимо для осветительного действия при горении.

Снижение массовой доли магниевого порошка в предложенной композиции способствует полному использованию металлического горючего и всех компонентов в оптимизированном их соотношении.

При горении предложенного пиротехнического состава магниевый порошок окисляется до MgO, который равномерно распределяется в объеме газообразных продуктов горения, где излучает в видимом диапазоне.

Генерируемые при горении пиротехнического состава раскаленные аэрозолеобразующие частицы излучают в видимой области спектра, преимущественно длиной волны 0,3-0,6 мкм.

При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка в количестве меньше 37 мас.% яркость излучения неудовлетворительна из-за снижения температуры горения.

При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка в количестве больше 40 мас.% снижается доля активно излучающих компонентов требуемой дисперсности в продуктах горения.

При содержании в пиротехническом составе нитрата натрия в количестве меньше 44 мас.% не обеспечиваются спектральные характеристики пламени.

Содержание в пиротехническом составе нитрата натрия в количестве больше 50 мас.% является балластным.

При горении пиротехнического состава гипс (CaSO₄·2H₂O), разлагаясь, образует CaO, который излучает в видимом диапазоне, и транспортирующий газ SO₂, который выносит генерируемую при горении дисперсную фазу в зону функционального светового излучения.

Криолит (Na₃AlF₆) в процессе горения состава генерирует высокодисперсные светящиеся частицы NaF, AlF₃ дисперсной фазы, излучающие в видимом оптическом диапазоне.

Комплексное связующее - смесь гипса или криолита с канифолью сосновой - обеспечивает равномерное распределение компонентов состава при смешивании для формования функциональных зарядов при низких давлениях и дополнительное газовыделение при горении.

Эти два связующих во взаимосвязи способствуют более полному переводу компонентов горения в аэродисперсное состояние.

Содержание больше 10 мас.% в комплексном связующем пиротехнического состава гипса нетехнологично из-за быстрого схватывания композиции, что затрудняет ее объемное дозирование и формование в заряды, а криолита - тормозит горение состава и генерирование излучающих частиц дисперсной фазы аэрозоля.

При содержании в пиротехническом составе гипса или криолита меньше 9 мас.% не достигаются требуемые прочностные характеристики отформованных зарядов, выдерживающих ударные нагрузки при артиллерийском выстреле.

При содержании в пиротехническом составе канифоли сосновой меньше 5 мас.% и масла индустриального меньше 1 мас.% снижается технологичность композиции из-за неудовлетворительной дозируемости, неравномерности распределения компонентов при перемешивании и плохой прессуемости в заряды.

Содержание в пиротехническом составе канифоли сосновой больше 4 мас.% и масла индустриального больше 2 мас.% является избыточным, потому что не дает заметного улучшения технологических свойств.

Оптимизированный диапазон массового содержания в пиротехническом составе канифоли сосновой с маслом индустриальным исключает экссудацию жидкой составляющей при формировании зарядов и в служебном обращении с боеприпасами.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения требуемого технического результата, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении 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 дымообразующего состава можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.

Количественное соотношение компонентов предложенного осветительного пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки снаряжения артиллерийских боеприпасов и функционирования по назначению (см. Таблицу).

Испытания опытных образцов из приготовленных составов показали, что снаряжение из составов 2-4, компоненты которых содержатся в пределах выбранных диапазонов, технологически пригодно для прессования непосредственно в корпус боеприпасов, а при выстреле гарантированно обеспечивается воспламенение основного заряда и зажигательное действие горючих веществ и материалов на месте подрыва снаряда продуктами горения снаряжения, что повышает эффективность действия боеприпасов.

Состав 1 характеризуется низкой пластичностью, сопровождающейся экссудацией масла при уплотнении, плохой объемной дозируемостью, что нетехнологично для серийного производства.

При горении зарядов из этой композиции снижается излучающая способность из-за снижения количества светящихся частиц в аэродисперсном образовании, спектр излучения которого смещается к зеленому тону.

Состав 5 плохо прессуется в заряды, которые имеют неудовлетворительные несущие характеристики при ударной нагрузке, нестабильно горит из-за неравномерного распределения компонентов, яркость излучения низкая по причине неудовлетворительного выноса раскаленных твердых частиц.

Предложенный дымообразующий состав приготавливается по принятой в пиротехнической технологии простого смешивания компонентов в действующем промышленном смесителе, для чего в смеситель засыпают порошковые компоненты мерными долями (мас.%): 47±3 нитрата натрия, 38,5±0,5 магниевого порошка и 9,5±0,5 гипса или криолита, после чего в течение 5-7 минут их смешивают.

Затем в смеситель добавляют 3,5±0,5 канифоли сосновой и 1,5±0,5 масла индустриального и смешивают в течение 10 минут для равномерного распределения компонентов в объеме приготовленной пластичной массы, которую направляют на формование функциональных зарядов непосредственно в корпус боеприпаса уплотнением с усилием 300-400 кгс/мм².

Положительные результаты испытаний опытных образцов осветительных зарядов из пиротехнического состава по изобретению позволяют рекомендовать его промышленное производство для поставки заказчикам.

Пиротехнический осветительный состав, включающий нитрат натрия, магниевый порошок и связующее, отличающийся тем, что он содержит в качестве связующего смесь гипса или криолита с канифолью сосновой и дополнительно технологическую добавку - масло индустриальное при следующем соотношении компонентов, мас.%: