RU2213720C1 - Fire-smoking metallized composition - Google Patents
Fire-smoking metallized composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213720C1 RU2213720C1 RU2002107720A RU2002107720A RU2213720C1 RU 2213720 C1 RU2213720 C1 RU 2213720C1 RU 2002107720 A RU2002107720 A RU 2002107720A RU 2002107720 A RU2002107720 A RU 2002107720A RU 2213720 C1 RU2213720 C1 RU 2213720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- fire
- smoke
- mixture
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области пиротехнических составов и может быть использовано в средствах аттестации противопожарной техники и обмундирования, а также в оборонной технике для снаряжения различных видов боеприпасов дымозажигательного действия. The present invention relates to the field of pyrotechnic compositions and can be used in certification of fire fighting equipment and uniforms, as well as in defense equipment for equipping various types of fire-fighting ammunition.
Пожары в условиях современных городских построек и промышленных сооружений сопровождаются образованием большого количества дыма из-за горения древесины и полимерных материалов. Дым чрезвычайно усложняет тушение очагов пожаров, затрудняет ориентацию персонала и сковывает выполнение действия пожарных и армейских подразделений. Особенно сложным является гашение длительно существующих очагов пожара и дыма, устойчивых к действию воды. Fires in modern urban and industrial buildings are accompanied by the formation of a large amount of smoke due to the burning of wood and polymeric materials. Smoke extremely complicates the extinguishing of fires, complicates the orientation of personnel and fetters the execution of fire and army units. Particularly difficult is the suppression of long-existing foci of fire and smoke that are resistant to water.
Поэтому составы, способные создавать при горении длительно существующие и трудногасимые очаги пожара и дыма, представляют значительный интерес для отработки средств пожаротушения и как эффективные зажигательные средства данные составы могут быть использованы в боеприпасах дымозажигательного действия. Therefore, compositions capable of creating long-existing and difficult to extinguish fire and smoke foci during combustion are of considerable interest for developing fire extinguishing means and, as effective incendiary means, these compositions can be used in smoke-burning ammunition.
Широко известно применение в качестве пирофорных систем смесей металлов и неметаллов, например серы, углерода, бора, кремния, фосфора, с магнием, алюминием, титаном. У ряда из перечисленных компонентов легкость воспламенения сочетается с высокой температурой горения и калорийностью. Горение таких композиций характеризуется стабильным и прогнозируемым составом продуктов горения и, как правило, протекает очень быстро и не сопровождается дымообразованием. Поэтому такие смеси не могут быть использованы в качестве дымозажигательных средств. В то же время, учитывая высокие значения температур, полноту сгорания и легкость воспламенения, они, как будет показано ниже, могут представлять значительный интеpec в качестве базовых композиций для создания металлизированных смесей (МС) дымозажигательного действия. It is widely known to use mixtures of metals and nonmetals as pyrophoric systems, for example sulfur, carbon, boron, silicon, phosphorus, with magnesium, aluminum, and titanium. In a number of the listed components, the ease of ignition is combined with a high combustion temperature and calorific value. The combustion of such compositions is characterized by a stable and predictable composition of the combustion products and, as a rule, proceeds very quickly and is not accompanied by smoke formation. Therefore, such mixtures cannot be used as smoke incinerators. At the same time, taking into account high temperatures, completeness of combustion, and ease of ignition, they, as will be shown below, can be of considerable interest as basic compositions for creating metallized mixtures (MS) of smoke-ignition action.
Хорошо известно применение металлизированных композиций на основе загущенных углеводородов и порошков металлов в зажигательных боеприпасах. К достоинствам таких смесей относятся технологичность и возможность создавать на местности очаги огня или дыма", различающиеся по размеру, способности растекаться и удерживаться на наклонной поверхности. It is well known to use metallized compositions based on thickened hydrocarbons and metal powders in incendiary munitions. The advantages of such mixtures include manufacturability and the ability to create foci of fire or smoke ", varying in size, ability to spread and hold on an inclined surface.
Структура компонентов, входящих в МС, зажигательного действия и широкий диапазон их сочетаний представлены в патенте США 3464869, кл.149-42, МКИ C 06 D 1/10. The structure of the components included in the MS, incendiary action and a wide range of their combinations are presented in US patent 3464869, CL 149-42, MKI C 06
Основными структурными элементами металлизированной смеси, исходя из данного изобретения, являются металлические горючие: алюминий, литий, магний, бор; окислители: перхлораты и нитраты лития, калия, алюминия и др.; полимеры и жидкие органические вещества. The main structural elements of a metallized mixture, based on this invention, are metallic fuels: aluminum, lithium, magnesium, boron; oxidizing agents: perchlorates and nitrates of lithium, potassium, aluminum, etc .; polymers and liquid organic matter.
К недостаткам композиций с перечисленным сочетанием компонентов относятся плохая воспламеняемость, отсутствие дымообразования, легкость гашения пожара с использованием воды и песка, что является нежелательным для зажигательных смесей. The disadvantages of compositions with the above combination of components include poor flammability, the absence of smoke, the ease of extinguishing a fire using water and sand, which is undesirable for incendiary mixtures.
Наиболее близким техническим решением является зажигательное вещество по патенту Франции, кл. C 06 D 1397964 от 29.03.1965 "Способ получения зажигательных смесей на основе загустителя и жидких углеводородных легковоспляменяющихся соединений". В качестве жидкой составляющей в указанной металлизированной смеси применяется жидкое углеводородное соединение - ароматический и/или алифатический углеводород. В качестве загустителей применяется полиизобутилен и полистирол. В ряде примеров осуществления данного изобретения в загущенные жидкие горючие вводятся не более 30% по массе порошков кремния или его соединений, или красного фосфора, или алюминия, или магния, или смесей указанных металлических горючих. В примере 1 дополнительно к порошкам красного фосфора и магния вводится небольшое количество - не более 0,2% от общей массы всех компонентов - нитрата натрия. The closest technical solution is incendiary substance according to the patent of France, cl. C 06 D 1397964 dated 03/29/1965 "A method for producing incendiary mixtures based on a thickener and liquid hydrocarbon flammable compounds." As the liquid component in the specified metallized mixture, a liquid hydrocarbon compound is used - an aromatic and / or aliphatic hydrocarbon. As thickeners, polyisobutylene and polystyrene are used. In a number of embodiments of the present invention, not more than 30% by weight of powders of silicon or its compounds, or red phosphorus, or aluminum, or magnesium, or mixtures of these metallic fuels are introduced into the thickened liquid fuels. In example 1, in addition to powders of red phosphorus and magnesium, a small amount is introduced - not more than 0.2% of the total weight of all components — sodium nitrate.
Конечный состав ингредиентов смеси не контролируется и может, судя по материалам патента, изменяться в результате выпаривания или вакуумирования композиции в процессе заливки ее в боеприпас. Тем самым заранее предопределяется нестабильность параметров композиции от партии к партии. The final composition of the ingredients of the mixture is not controlled and may, judging by the materials of the patent, change as a result of evaporation or evacuation of the composition in the process of pouring it into the ammunition. Thus, the instability of the composition parameters from batch to batch is predetermined in advance.
К основным недостаткам композиции прототипа относятся и плохая воспламеняемость, низкие уровни параметров пламени (температуры и размеров) и дымообразования, большая масса минимальной, способной к горению навески МС, неспособность к горению при воздействии струи воды и на заснеженной поверхности. The main disadvantages of the composition of the prototype include poor flammability, low levels of flame parameters (temperature and size) and smoke generation, a large mass of a minimal, combustible MC sample, and inability to burn when exposed to a stream of water and on a snowy surface.
Задачей данного изобретения явилось создание металлизированной композиции со стабильными характеристиками, сгорающей с интенсивным образованием пламени и дыма, способной устойчиво гореть на заснеженной местности и при воздействии струй воды, легко воспламеняться от бытовых средств воспламенения и воспламенительных составов, традиционно применяемых в зажигательных средствах, и исключающей необходимость корректировки рецептуры композиции в процессе применения. The objective of the invention was the creation of a metallized composition with stable characteristics, burning with intense formation of flame and smoke, able to stably burn on snowy terrain and when exposed to water jets, it is easily ignited by household means of ignition and ignition compounds, traditionally used in incendiary means, and eliminating the need adjustments to the formulation of the composition during use.
Задача изобретения достигается тем, что композиция, включающая жидкое легковоспламеняющееся углеводородосодержащее горючее, металлическое и неметаллическое горючее, нитрат щелочного металла, в качестве жидкого легковоспляменяющегося горючего содержит бензин и дополнительно содержит полиэфир в виде нитей. The objective of the invention is achieved in that the composition, including liquid flammable hydrocarbon-containing fuel, metallic and non-metallic fuel, alkali metal nitrate, contains gasoline as a liquid flammable fuel and additionally contains polyester in the form of threads.
Входящие в композицию компоненты взяты в следующих соотношениях (в % по массе):
Бензин - 15-40
Металлическое горючее - алюминий или магний, или их смесь - 5-20
Неметаллическое горючее - углерод, кремний или красный фосфор, или их смесь - 10-60
Нитрат натрия или нитрат калия - 5-30
Бутадиеновый каучук или полиизобутилен - 0,5-6
Полиэфир в виде нитей - 0,5-2,0
Данное соотношение компонентов позволяет обеспечить реализацию режимов химического превращения органических горючих и каучуков в форме пиролиза с образованием сажистых и других видов частиц, обеспечивающих образование дыма при горении композиции. Основную роль в обеспечении режимов пиролиза выполняют полиэфирные нити. Реакция их с неорганическим окислителем начинается практически одновременно с зажиганием композиции и завершается очень быстро. В результате в смеси создается разветвленная система пор. Заполнение пор газообразными продуктами обеспечивает протекание пиролиза по всему объему композиции и обеспечивает высокие степени превращения органических горючих в аэродисперсную фазу.The components included in the composition are taken in the following proportions (in% by weight):
Gasoline - 15-40
Metallic fuel - aluminum or magnesium, or their mixture - 5-20
Non-metallic fuel - carbon, silicon or red phosphorus, or a mixture thereof - 10-60
Sodium nitrate or potassium nitrate - 5-30
Butadiene rubber or polyisobutylene - 0.5-6
Polyester in the form of threads - 0.5-2.0
This ratio of components allows for the implementation of the regimes of the chemical conversion of organic fuels and rubbers in the form of pyrolysis with the formation of soot and other types of particles that provide smoke during the combustion of the composition. The main role in ensuring the pyrolysis regimes is played by polyester yarns. Their reaction with an inorganic oxidizing agent begins almost simultaneously with the ignition of the composition and ends very quickly. As a result, a branched pore system is created in the mixture. Filling the pores with gaseous products ensures the flow of pyrolysis throughout the volume of the composition and provides high degrees of conversion of organic fuels to the aerodispersed phase.
Протекание реакций пиролиза также в значительной смеси обуславливается высокотемпературными реакциями между металлами и неметаллами в смеси. Температура таких реакций превышает 2000oС, их теплота выше 4000 кДж/кг.The occurrence of pyrolysis reactions in a significant mixture is also caused by high-temperature reactions between metals and non-metals in the mixture. The temperature of such reactions exceeds 2000 o C, their heat is above 4000 kJ / kg.
Значительная доля содержащихся в составе смеси неметаллов обеспечивает в результате взаимодействия с металлами образование продуктов реакции, например, таких как силаны, фосфины и др. При попадании воды на такие вещества, как силаны или фосфины, образуются самовоспламеняющиеся на воздухе вещества. Поэтому они способны поддерживать горение композиции в снегу или при гашении водой. A significant proportion of the non-metals contained in the mixture ensures the formation of reaction products, for example, silanes, phosphines, etc. as a result of interaction with metals. When water enters substances such as silanes or phosphines, self-igniting substances are formed in the air. Therefore, they are able to maintain the burning of the composition in the snow or when extinguished with water.
Нитраты щелочных металлов, входящих в композицию в тех количествах, которые указаны в материалах заявки, обеспечивают формирование высокотемпературного пламени и сгорание частиц композиции с массой менее 1 г. Использование в композиции полиэфирных нитей решает не только проблему пиролиза органических горючих, но и проблему седиментации компонентов композиции в процессе снаряжения и долговременного хранения. Разработанная композиция способна не изменять своего физического и химического состава в процессе хранения в боеприпасах в течение более 10 лет. The alkali metal nitrates included in the composition in the amounts indicated in the application materials provide the formation of a high-temperature flame and the combustion of particles of the composition with a mass of less than 1 g. The use of polyester filaments in the composition solves not only the pyrolysis of organic fuels, but also the problem of sedimentation of the components of the composition in the process of equipment and long-term storage. The developed composition is capable of not changing its physical and chemical composition during storage in ammunition for more than 10 years.
Кроме того, использование нитей из полиэфиров исключает образование пылевидных частиц при падении фрагментов композиции на землю или при ударе по жесткой стенке, являющейся поверхностью цели. In addition, the use of polyester filaments eliminates the formation of dust particles when fragments of the composition fall on the ground or when they hit a rigid wall that is the surface of the target.
В процессе экспериментов определяли минимальную массу смеси, способную гореть, размеры пламени, а также размеры и длительность существования дымовой завесы при сжигании фрагментов композиции различной массы. Кроме того, определяли способность к горению в снегу частиц композиции различной массы. During the experiments, the minimum mass of the mixture capable of burning was determined, the dimensions of the flame, as well as the dimensions and duration of the smoke screen during the burning of fragments of the composition of different masses. In addition, the ability to burn in the snow particles of the composition of various masses was determined.
При взрыве макета боеприпаса определяли общее количество очагов пожара, массу невоспламенившихся частиц, а также размеры и длительность существования дымовой завесы. Макеты боеприпасов были изготовлены из стали, имели цилиндрическую форму. Диаметр макета был равен 180 мм, его длина составляла 400 мм. Состав компонентов различных вариантов исполнения композиций, испытанных на экспериментальной базе института, представлен в таблице 1. During the explosion of the munition model, the total number of fire sources, the mass of non-combustible particles, and also the size and duration of the existence of the smoke screen were determined. Models of ammunition were made of steel, had a cylindrical shape. The diameter of the layout was 180 mm, its length was 400 mm. The composition of the components of various embodiments of the compositions tested on the experimental basis of the institute is presented in table 1.
Для определения размеров и длительности существования пламени и дымовой завесы при сжигании отдельных фрагментов композиции различной массы и при действии макета боеприпаса использовали видео- и тепловизионную аппаратуру. Количество очагов пожара на местности при взрыве макета боеприпаса определяли визуально, а также в результате обработки данных видеосъемки. To determine the size and duration of the flame and smoke screen during the burning of individual fragments of the composition of different masses and under the action of the munition model, video and thermal imaging equipment was used. The number of fires in the area during the explosion of the munition was determined visually, as well as as a result of processing video data.
Как следует из результатов экспериментального определения параметров (таблица 2), композиции по данному изобретению существенно превосходят композиции прототипа по основным параметрам горения и дымообразования: по высоте пламени, критической массе, способной к горению, размерам зоны дымообразования, количеству очагов пожара, суммарной массе воспламенившейся смеси и др. As follows from the results of the experimental determination of the parameters (table 2), the compositions of this invention significantly surpass the composition of the prototype in the main parameters of combustion and smoke generation: in flame height, critical mass capable of burning, the size of the smoke zone, the number of fires, and the total mass of the ignited mixture and etc.
Повышенная продолжительность горения композиции 1 прототипа обусловлена малоактивным режимом горения данной композиции. The increased duration of combustion of the
Как следует из данных таблиц 1 и 2, за пределами оптимального диапазона сочетаний компонентов композиции (образцы 14-16) резко снижаются основные параметры горения и дымообразования исследованных образцов, что обусловлено изменениями температурных режимов пиролиза органических горючих и ухудшением условий аэрозоле- и газообразования компонентов, входящих в состав композиции предлагаемого изобретения. As follows from the data in Tables 1 and 2, outside the optimal range of combinations of the components of the composition (samples 14-16), the main parameters of combustion and smoke formation of the studied samples sharply decrease, which is caused by changes in the temperature regimes of pyrolysis of organic combustibles and worsening conditions of aerosol and gas formation of components in the composition of the invention.
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что композиция по данному изобретению может найти широкое применение для аттестации средств пожаротушения и для применения в различных видах боеприпасов дымозажигательного действия, так как она сгорает с интенсивным образованием пламени и дыма, способна устойчиво гореть на заснеженной местности и при воздействии струи воды, легко воспламеняться от бытовых средств воспламенения и воспламенительных составов, обладает стабильными характеристиками. Based on the results obtained, it can be concluded that the composition according to this invention can be widely used for certification of fire extinguishing agents and for use in various types of ammunition of smoke-burning action, since it burns with intense formation of flame and smoke, is able to burn stably in snowy terrain and when exposed to a stream of water, it is easy to ignite from household means of ignition and igniter compositions, it has stable characteristics.
Claims (1)
Бензин - 15-40
Алюминий или магний, или их смесь - 5-20
Углерод, кремний или красный фосфор, или их смесь - 10-60
Нитрат натрия или нитрат калия - 5-30
Бутадиеновый каучук или полиизобутилен - 0,5-6
Полиэфир в виде нитей - 0,5-2,0иMetallized composition of smoke-igniting action, including liquid flammable carbon-containing fuel, metallic and non-metallic fuel, alkali metal nitrate, characterized in that it additionally contains butadiene rubber or polyisobutylene, as well as polyester in the form of threads, while it contains liquid combustible carbon , as a metal fuel - aluminum or magnesium, or a mixture thereof, as a non-metal fuel - carbon, cr mny or red phosphorous or a mixture thereof, and as the alkali metal nitrate - sodium nitrate or potassium nitrate with the following component ratio, wt.%:
Gasoline - 15-40
Aluminum or magnesium, or a mixture thereof - 5-20
Carbon, silicon or red phosphorus, or a mixture thereof - 10-60
Sodium nitrate or potassium nitrate - 5-30
Butadiene rubber or polyisobutylene - 0.5-6
Polyester in the form of threads - 0.5-2.0i
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002107720A RU2213720C1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Fire-smoking metallized composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002107720A RU2213720C1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Fire-smoking metallized composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2213720C1 true RU2213720C1 (en) | 2003-10-10 |
RU2002107720A RU2002107720A (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=31988960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002107720A RU2213720C1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Fire-smoking metallized composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2213720C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635134C1 (en) * | 2016-08-02 | 2017-11-09 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Incendiary effect composition |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106588520B (en) * | 2016-11-28 | 2019-05-24 | 湖北航天化学技术研究所 | A kind of insensitiveness pressed explosives tested by slow cook-off |
-
2002
- 2002-03-28 RU RU2002107720A patent/RU2213720C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635134C1 (en) * | 2016-08-02 | 2017-11-09 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Incendiary effect composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002107720A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4697521A (en) | Method for opaquing visible and infrared radiance and smoke-producing ammunition which implements this method | |
Yan et al. | New type pyrotechnically generated aerosol extinguishing agents containing phosphorus | |
Koch | Special materials in pyrotechnics: V. Military applications of phosphorus and its compounds | |
Yan et al. | A novel hot aerosol extinguishing agent with high efficiency for Class B fires | |
Eckhoff | Dust explosions: Fundamentals | |
Tulepov et al. | Methods of Reducing the Front Performance Flame at the Underground Mines Works | |
RU2213720C1 (en) | Fire-smoking metallized composition | |
RU2350589C1 (en) | Pyrotechnical smoke-forming composition | |
JP6777738B2 (en) | REACH-compliant pyrotechnic nobutoki composition and primer charge with variable configurable performance parameters | |
Howard | Realities and Perceptions in the Evolution of Black Powder Making | |
Sabatini | Advances toward the development of “Green” pyrotechnics | |
CA1175658A (en) | Incendiary composition containing a metallic fuel formed of the group ivb of the periodic table of the elements | |
RU73954U1 (en) | AEROSOL GENERATOR AND PYROTECHNICAL CHECK FOR HIM | |
RU2060743C1 (en) | Chemical composition for generating dispersed fire extinguishing mixture | |
RU2332632C2 (en) | Air bomb ignition element | |
Bekhouche et al. | Towards understanding the effect of temperature and humidity on the safety and performance of tracer pyrotechnic composition | |
US2322781A (en) | Fire-extinguishing composition of matter | |
US3634049A (en) | Incendiary composition containing an aluminum alkyl compound | |
RU2374598C2 (en) | Smoke-generating pyrotechnical facility for generation of distress signals | |
Ramamurthi | Ignition Sources for Fire and Explosions in Solid Combustibles | |
Kadarkaraithangam et al. | Monitoring the thermal and safety characteristics of flash and black powder composition containing fructose | |
RU2511562C2 (en) | Spray generator | |
RU2102689C1 (en) | Aerosol-generating compound | |
Shaw et al. | Recent progress in the development of less toxic pyrotechnic smoke compositions for military applications | |
RU2370293C1 (en) | Method of disperse gas fire extinction and device for method implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210329 |