Патент №2540626
Авторы: РЕЗНИКОВ М.С, СИДОРОВ А.И, ЕМЕЛЬЯНОВ В.В, МИНГАЗОВ А.Ш, АБЫЗОВ Н.З

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим составам на основе нитратов металлов, которые предназначены для образования цветного огня при горении, от химического взаимодействия нескольких твердых веществ.
Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав красного огня, описанный в книге А.А. Шидловского «Основы пиротехники». М., Машиностроение, М., 1973 г., с.203, который содержит (мас.%): 55 стронция азотнокислого, 30 порошка магния в качестве металлического горючего и 15 поливинилхлорида, выполняющего при горении функции усилителя цветности.
В результате химического взаимодействия компонентов пиротехнического состава образующийся хлорид стронция SrCl2 диссоциирует при высокой температуре с образованием монохлорида стронция SrCl, который интенсивно излучает ближе к красной части видимого спектра.
Недостатком описанного пиротехнического порошкового состава является неудовлетворительная прессуемость при формировании зарядов, которые имеют низкую механическую прочность.
Отмеченный недостаток устранен в пиротехническом составе красного сигнального огня по патенту RU 2466119 C1, C06D 3/00, C06B 33/14, 2011 г., содержащем стронций азотнокислый, металлическое горючее - порошок алюминиево-магниевого сплава, поливинилхлорид суспензионный, органическое горючее - канифоль и технологическую добавку - масло индустриальное.
Известный пиротехнический состав красного сигнального огня, выбранный по технической сущности и числу совпадающих существенных признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенного, содержит, мас.%:
Стронций азотнокислый 69-72
Порошок алюминиево-магниевого сплава 8-12
Поливинилхлорид 14-17
Канифоль 2-3
Масло индустриальное 1-2
Известный пиротехнический состав в заряде характеризуется формированием монохромного красного дымового сигнала при его горении и технологичностью в приготовлении и переработке.
Заряды из этого пиротехнического состава пригодны для использования без оболочки, практически не меняя при хранении функциональности в качестве красного сигнального огня для охотников, туристов, спасателей и военных.
Однако недостатком известного пиротехнического состава является относительно невысокое время существования красного сигнального огня из-за повышенной скорости горения заряда, при этом снижается насыщенность огня характерным цветом, так как не весь объем реакционного стронция хлорируется, образуя монохлорид стронция, который служит основным излучателем красного монохромного цвета.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение показателей назначения по дальности видимости и различимости красного сигнального огня пролонгированного действия.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пиротехническом составе красного сигнального огня, включающем стронций азотнокислый, порошок металлического горючего, хлорсодержащий цветопламенный реагент, органическое горючее связующее и цементатор, согласно изобретению, он содержит в качестве металлического горючего порошок магния с размером частиц не более 60 мкм, в качестве цветопламенного реагента - порошок хлорпарафина, в качестве органического горючего связующего - идитол, а в качестве цементатора - парафин жидкий ХП-470 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стронций азотнокислый 67-73
Порошок магния 10-12
Хлорпарафин порошок 12-14
Хлорпарафин жидкий 2-3
Идитол 3-4
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение времени существования сигнального огня, более насыщенного красным цветом, что позволило увеличить дальность видимости и различимости до 20% сравнительно с прототипом.
В предложенном пиротехническом составе при сохранении массового соотношения стронция азотнокислого и хлорсодержащего цветопламенного реагента, часть которого - хлорпарафин жидкий, дополнительно выполняющий роль цементатора, технологический диапазон содержания окислителя заметно расширен.
Жидкий хлорпарафин при смешивании компонентов состава обволакивает мелкодисперсные (не больше 60 мкм) частички магния с последующим осаждением на сформированную липкую поверхность стронция азотнокислого, формируя кластеры термической основы, компоненты которой механически взаимосвязаны в непосредственном примыкании, что способствует активизации их химического взаимодействия.
Хлорпарафин жидкий в качестве технологической добавки обеспечивает равномерное распределение компонентов состава при смешивании и хорошую прессуемость состава в заряды при низких давлениях инструмента.
Порошок магния - активное металлическое горючее обеспечивает высокую скорость горения состава без повышения температуры горения, чем исключается выгорание функциональных компонентов и что, как следствие, способствует повышению излучающей способности огневого сигнала монохромным красным цветом.
Применение более дешевого и доступного порошка хлорпарафина, выпускаемого отечественным промышленным производством (взамен поливинилхлорида по прототипу), определяется относительно большим содержанием хлора - активатора красного цвета пламени.
Идитол - технологическая добавка (взамен масла индустриального) флегматизирует пиротехнический состав, обеспечивая активацию горения. При этом идитол, вступая в химическое взаимодействие с нитратом стронция, способствует повышению скорости горения состава и дополнительно обеспечивает газодинамический вынос генерируемых частиц монохлорида стронция, чем усиливается цветность пламени.
Использование в предложенном пиротехническом составе в качестве металлического горючего порошка магния дисперсностью не выше 60 мкм продиктовано необходимостью стабилизации воспламенения заряда, приготовленного уплотнением смеси компонентов, равномерно распределенных простым смешиванием. При этом достигается необходимая прочность заряда, который горит заданное время, формируя сигнал выраженного красного огня.
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.
Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава красного сигнального огня рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по достижению показателей назначения при экспериментальном опробовании опытных образцов уплотненных зарядов.
С целью оптимизации количественного соотношения компонентов состава по изобретению были приготовлены композиции для испытаний, которые включали структурные элементы в пределах предложенного диапазона, в его середине и за границами оптимизированных значений необходимого минимального и максимального количества их массового содержания в составе.
Предложенная композиция на основе стронция азотнокислого 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 в приготовленную смесь добавляют жидкий хлорпарафин и лаковый раствор идитола в ацетоне и дополнительно перемешивают в течение 7-10 минут до равномерного распределения компонентов в объеме.
Приготовленную смесь выгружают и провяливают на стеллаже до содержания летучих не более 0,7 мас.%, после чего направляют на прессование зарядов заданных формы и размеров.
Натурные испытания опытных образцов зарядов полностью подтвердили достижение показателей назначения и пригодность использования в качестве сигналов красного огня.
Предложенный пиротехнический состав характеризуется эффективным и стабильным формированием красного сигнального огня, дальность видимости и различимости которого увеличена на 18-20%.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показал, что оно неизвестно, что соответствует критерию «новизна» условий патентоспособности.
Техническая сущность изобретения в новой совокупности существенных признаков явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, то есть сочетание компонентов в заявленном их массовом соотношении является неочевидным.
Поэтому с учетом возможности промышленного серийного изготовления пиротехнического состава красного сигнального огня на действующем оборудовании можно сделать вывод о соответствии изобретения критериям патентоспособности.