RU2355669C1

RU2355669C1 - Pyrotechnic fume-forming metal-chloride mixture

Info

Publication number: RU2355669C1
Application number: RU2007142795/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Вареных (RU); Николай Михайлович Вареных; Валерий Нилович Емельянов (RU); Валерий Нилович Емельянов; Сергей Николаевич Вагонов (RU); Сергей Николаевич Вагонов; Зинаида Александровна Захарова (RU); Зинаида Александровна Захарова
Original assignee: Николай Михайлович Вареных; Валерий Нилович Емельянов; Сергей Николаевич Вагонов; Зинаида Александровна Захарова
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention refers to the pyrotechnic fume-forming compounds. The pyrotechnic mixture for the smokescreen contains hexachlorbenzene, zinc oxide, phenol-formaldehyde resin and the powder of the aluminium-magnesium alloy as metallic fuel.

EFFECT: invention allows to enhance the fume-forming in the pyrotechnic compounds combustion and the obscurity power of the smoke-cloud.

2 tbl

Description

Изобретение относится оросится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовое облако, используемое в качестве маскирующей завесы.The invention relates to irrigated pyrotechnic compositions, the combustion of which generates an aerosol forming a smoke cloud, used as a masking curtain.

Широко известны пиротехнические дымообразующие металлохлоридные смеси, в которых в качестве хлорсодержащего окислителя содержатся гексахлорбензол, гексахлорэтан, хлорат и перхлорат калия, а металлическое горючее представляет собой порошки алюминия, железа, цинка, которые описаны в книге А.А.Шидловского «Основы пиротехники». М.: Машиностроение, 1973, с.244.Pyrotechnic smoke-forming metal-chloride mixtures are widely known, in which hexachlorobenzene, hexachloroethane, chlorate and potassium perchlorate are contained as the chlorine-containing oxidizing agent, and the metal fuel is powders of aluminum, iron, zinc, which are described in A. Shidlovsky's book “Fundamentals of Pyrotechnics”. M.: Mechanical Engineering, 1973, p. 244.

Уровень данной области техники характеризует состав по патенту США 2939779, нац. кл. 149-29, 1960 г., который содержит (мас.%): 30-45 гексахлорэтана, 30-45 окиси цинка, 14-25 перхлората аммония и 4-7 технологической связки.The level of this technical field characterizes the composition according to US patent 2939779, nat. class 149-29, 1960, which contains (wt.%): 30-45 hexachloroethane, 30-45 zinc oxide, 14-25 ammonium perchlorate and 4-7 technological binder.

Недостатком этого состава является взрывоопасность при изготовлении и служебном обращении, что затрудняет практическое использование в промышленном производстве дымообразующих шашек.The disadvantage of this composition is the explosion hazard in the manufacture and official handling, which complicates the practical use in the industrial production of smoke-forming checkers.

По числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному выбран состав по патенту США 3485171, нац. кл. 102-56, 1956 г., который содержит (мас.%): 45,5 гексахлорэтана, 7 алюминия гранулированного и 47,5 окиси цинка.The number of matching features as the closest analogue to the proposed selected composition according to US patent 3485171, nat. class 102-56, 1956, which contains (wt.%): 45.5 hexachloroethane, 7 granular aluminum and 47.5 zinc oxides.

Недостатком известного дымообразующего состава является низкая скорость горения (0,7 мм/с) композиции россыпью, потому что она непригодна к прессованию, а переуплотненный вибропрессованием описанный состав практически трудно воспламеняется, что ограничивает использование с целью дымообразования. Маскирующая способность при этом составляет 2,8-3,0 м²/г, что недостаточно для постановки дымовой завесы или ложной цели.A disadvantage of the known smoke-forming composition is the low burning rate (0.7 mm / s) of the composition in bulk, because it is unsuitable for pressing, and the described composition overcompacted by vibropressing is practically difficult to ignite, which limits its use for smoke generation. The masking ability in this case is 2.8-3.0 m ² / g, which is not enough to set a smoke screen or a false target.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение технологичности дымообразующего состава при повышении показателей назначения.The problem to which the present invention is directed, is to improve the manufacturability of the smoke-forming composition while increasing the destination.

Требуемый технический результат достигается тем, что пиротехническая дымообразующая металлохлоридная смесь, включающая хлорсодержащий окислитель, металлическое горючее и окись цинка согласно изобретению дополнительно содержит фенолформальдегидную смолу, в качестве хлорсодержащего окислителя в ней использован гексахлорбензол, а металлическое горючее представляет собой порошок алюминиево-магниевого сплава, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The required technical result is achieved in that the pyrotechnic smoke-forming metal chloride mixture comprising a chlorine-containing oxidizing agent, metal fuel and zinc oxide according to the invention additionally contains a phenol-formaldehyde resin, hexachlorobenzene is used as a chlorine-containing oxidizing agent, and the metal fuel is the following aluminum-magnesium alloy powder, the ratio of components, wt.%:

гексахлорбензолhexachlorobenzene 63-7563-75 порошок алюминиево-магниевого сплаваaluminum-magnesium alloy powder 12-1712-17 окись цинкаzinc oxide 10-1510-15 фенолформальдегидная смолаphenol formaldehyde resin 3-5.3-5.

Отличительные признаки придали составу новые технологические качества и функциональные свойства, обеспечив при этом повышение основных технических характеристик.Distinctive features gave the composition new technological qualities and functional properties, while ensuring an increase in basic technical characteristics.

Состав по изобретению технологичен: прессуется и не пылит при наличии технологической связки - фенолформальдегидной смолы, вводимой в форме в композицию лака, что позволяет использовать в смеси летучий хлорсодержащий компонент, эффективный окислитель. При этом повышается механическая прочность заряда из предложенной смеси.The composition according to the invention is technologically advanced: it is pressed and does not dust if there is a technological bond - phenol-formaldehyde resin, introduced into the varnish composition in the form, which allows the use of a volatile chlorine-containing component and an effective oxidizing agent in the mixture. This increases the mechanical strength of the charge of the proposed mixture.

Маскирующая способность нового состава в 1,3-1,5 раза выше, чем у прототипа, а габариты формируемой завесы больше в полтора-два раза.The masking ability of the new composition is 1.3-1.5 times higher than that of the prototype, and the dimensions of the formed curtain are more than one and a half to two times.

Дополнительным эффектом предложенного состава, за счет включения в композицию гексахлорбензола и фенолформальдегидной смолы, является поглощающая способность электромагнитного излучения генерируемым при горении дымом с частичками сажи 1,0-2,8 мкм в среднем инфракрасном диапазоне (на длине волн 2,0-5,6 мкм), что позволяет противодействовать тепловым головкам самонаведения, а также применять плотную дымовую завесу для маскировки объектов вооружения и военной техники.An additional effect of the proposed composition, due to the inclusion of hexachlorobenzene and phenol-formaldehyde resin in the composition, is the absorption capacity of electromagnetic radiation generated by burning smoke with soot particles of 1.0-2.8 μm in the mid-infrared range (at a wavelength of 2.0-5.6 microns), which allows you to counteract the thermal homing heads, as well as use a dense smoke screen to mask weapons and military equipment.

При содержании в составе гексахлорбензола менее 63 мас.% происходит неполное сгорание композиции, что снижает показатели назначения.When the content in the composition of hexachlorobenzene is less than 63 wt.%, Incomplete combustion of the composition occurs, which reduces the performance.

При содержании в составе гексахлорбензола более 75 мас.% происходит повышение скорости горения, что приводит к выгоранию сажи и снижению маскирующей способности дымового облака.When the content of hexachlorobenzene in the composition is more than 75 wt.%, The burning rate increases, which leads to soot burnout and a decrease in the masking ability of the smoke cloud.

Использование в качестве металлического горючего порошка алюминиево-магниевого сплава обосновано тем, что при этом совокупно обеспечиваются необходимые сроки хранения состава с гарантированной химической активностью алюминия и стимулированной магнием заданной скоростью горения состава. Металлическое горючее полностью переводит структурные составляющие гексахлорбензола в аэрозоль, что улучшает эффективность дымообразования.The use of aluminum-magnesium alloy as a metal combustible powder is justified by the fact that in this case the necessary storage periods of the composition with guaranteed chemical activity of aluminum and magnesium-stimulated predetermined burning rate of the composition are provided. Metallic fuel completely converts the structural components of hexachlorobenzene into aerosol, which improves the efficiency of smoke formation.

Оптимизированное количественное содержание в составе порошка алюминиево-магниевого сплава обеспечивает высокую маскирующую способность генерируемого дымового облака.The optimized quantitative content of aluminum-magnesium alloy powder in the composition provides a high masking ability of the generated smoke cloud.

В случае содержания в составе порошка алюминиево-магниевого сплава меньше 12 мас.% температура горения недостаточна для разогрева инертной окиси цинка, которая реактивно генерирует хлориды цинка - дымообразующие.If the aluminum-magnesium alloy content in the powder is less than 12 wt.%, The combustion temperature is insufficient to heat inert zinc oxide, which reactively generates zinc chlorides - smoke-forming.

При содержании в составе порошка алюминиево-магниевого сплава больше 17 мас.% происходит пламенное горение, без образования необходимого количества дыма для эффективной маскирующей завесы.When the content of the aluminum-magnesium alloy powder is more than 17 wt.%, Flame burning occurs, without the formation of the required amount of smoke for an effective masking curtain.

Окись цинка используется для повышения дымообразования и маскирующей способности дымового облака.Zinc oxide is used to increase smoke generation and the masking ability of the smoke cloud.

При содержании в составе окиси цинка меньше 10 мас.% происходит неудовлетворительное дымообразование, а при содержании больше 15 мас.% падает скорость горения состава, потому что в окислителе содержится недостаточно хлора для образования хлоридов металлов. Композиция расходуется на формирование балластных шлаков.When the content of zinc oxide in the composition is less than 10 wt.%, Unsatisfactory smoke formation occurs, and when the content is more than 15 wt.%, The burning rate of the composition decreases because the oxidizer does not contain enough chlorine to form metal chlorides. The composition is spent on the formation of ballast slag.

Фенолформальдегидная смола служит горючим связующим, наличие которой в смеси при изготовлении и переработке состава исключает пыление. В результате адгезионной связи компонентов смеси повышается механическая прочность прессованного заряда, а при использовании состава по назначению улучшается его воспламеняемость.Phenol-formaldehyde resin serves as a combustible binder, the presence of which in the mixture during the manufacture and processing of the composition eliminates dusting. As a result of the adhesive bond of the components of the mixture, the mechanical strength of the pressed charge increases, and when using the composition as intended, its flammability improves.

Фенолформальдегидная смола в композицию вводится в виде 50%-го спиртового раствора.Phenol formaldehyde resin is introduced into the composition in the form of a 50% alcohol solution.

При содержании в смеси фенолформальдегидной смолы менее 3 мас.% не обеспечивается сыпучесть приготавливаемой смеси из-за неравномерного распределения в объеме, поэтому автоматическое ее дозирование проблематично, то есть смесь нетехнологична для серийного производства.When the content of phenol-formaldehyde resin in the mixture is less than 3 wt.%, The flowability of the prepared mixture is not ensured due to uneven distribution in volume, therefore, its automatic dosing is problematic, that is, the mixture is not technologically advanced for mass production.

При содержании в дымообразующем составе фенолформальдегидной смолы более 5 мас.% смесь влажная, что увеличивает необходимое время сушки. Скорость горения заряда из этой композиции падает, что снижает маскирующую способность дымовой завесы.When the content of phenol-formaldehyde resin in the smoke-forming composition is more than 5 wt.%, The mixture is wet, which increases the required drying time. The burning rate of the charge from this composition decreases, which reduces the masking ability of the smoke screen.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve a novelty of quality that is not inherent in signs of disunity, that is, the technical task posed is not solved by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.

Оптимальный количественный состав предложенной дымообразующей смеси был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен испытаниями опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения уровня показателей назначения.The optimal quantitative composition of the proposed smoke-forming mixture was calculated according to the mathematical model of the experimental design and verified by testing prototypes of charges made with different mass ratios of components to determine the level of destination indicators.

Ниже приведены характерные составы, в которых компоненты включены в середине выбранных диапазонов массового содержания, по их границам и за пределами заявленных диапазонов массового содержания каждого компонента.The following are representative formulations in which the components are included in the middle of the selected mass content ranges, along their borders and outside the stated mass content ranges of each component.

Таблица 1Table 1 Структурный состав и количественное содержание смеси по изобретениюThe structural composition and quantitative content of the mixture according to the invention КомпонентыComponents Содержание компонентов, мас.%The content of components, wt.% 1one 22 33 4four 55 ГексахлорбензолHexachlorobenzene 6262 6363 7070 7575 7878 Порошок алюминиево-магниевого сплаваAluminum Magnesium Alloy Powder 18eighteen 1717 15fifteen 1212 11eleven Окись цинкаZinc oxide 14fourteen 15fifteen 1212 1010 99 Фенолформальдегидная смолаPhenol formaldehyde resin 66 55 33 33 22

Испытания опытных составов проводили в 80-мм патроне, в тонкостенный (1 мм) металлический корпус которого через бумажную оболочку запрессован предложенный дымообразующий состав, масса которого 1,5 кг.Tests of the experimental compositions were carried out in an 80-mm cartridge, in the thin-walled (1 mm) metal case of which the proposed smoke-forming composition was pressed through a paper shell, the mass of which was 1.5 kg.

При давлении прессования 1500 кг/см² коэффициент уплотнения смеси составляет 0,92-0,95. Высота заряда - 165 мм.When the pressing pressure of 1500 kg / cm ^{2 the} coefficient of compaction of the mixture is 0.92-0.95. Charge height - 165 mm.

Приведение заряда в действие осуществляется от воспламенительно-вышибного заряда патрона из дымного ружейного пороха массой 15 г.Bringing the charge into action is carried out from the ignition-blowing charge of the cartridge from smoke gunpowder weighing 15 g.

Результаты сопоставительных испытаний опытных составов приведены в таблице 2.The results of comparative tests of the experimental compositions are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Сравнительные показатели назначения составовComparative indicators of the appointment of compounds показателиindicators Предложенный составSuggested composition US 3485171US 3485171 US 2939779US 2939779 1one 22 33 4four 55 Масса заряда, кгMass of charge, kg 1,51,5 1,51,5 1,451.45 1,451.45 1,451.45 1,451.45 1,11,1 Маскирующая способность в видимом диапазоне, м²/гVisible masking ability, m ² / g 3,63.6 4,54,5 4,54,5 4,54,5 4,04.0 3,03.0 2,82,8 Маскирующая способность в ИК-диапазоне (2,0-5,6 мкм), м²/гMasking ability in the IR range (2.0-5.6 μm), m ² / g 0,60.6 1,21,2 1,21,2 1,21,2 0,60.6 0,10.1 0,10.1 Дымообразующая способность, %Smoke generating ability,% 7070 7878 7676 7676 7070 5353 5151 Скорость горения, мм/сBurning rate, mm / s 0,80.8 1,21,2 1,21,2 1,21,2 1,01,0 0,630.63 0,560.56 Время дымообразования, сSmoke generation time, s 140140 120120 120120 120120 130130 140140 150150 Срок хранения, годShelf life, year 1010 1010 1010 1010 1010 5-65-6 5-65-6 Габариты дымовой завесы, мDimensions of the smoke screen, m ширинаwidth 10-1210-12 15-2015-20 15-2015-20 15-2015-20 10-1210-12 6-126-12 6-106-10 высотаheight 3-53-5 6-106-10 6-106-10 6-106-10 3-53-5 3-53-5 3-73-7 длинаlength 7070 80-9080-90 80-9080-90 80-9080-90 6060 7070 6060

Из таблицы 2 следует, что заряд из предложенного состава по эффективности действия превосходит аналоги в 1,3-1,5 раз, а именно: по маскирующей и дымообразующей способности, по габаритам формируемой дымовой завесы.From table 2 it follows that the charge of the proposed composition in terms of effectiveness exceeds analogues by 1.3-1.5 times, namely, in masking and smoke-generating ability, in dimensions of the formed smoke screen.

Кроме того, состав по изобретению технологичен в процессе промышленной переработки, что определяет практическое использование при изготовлении дымовых боеприпасов.In addition, the composition according to the invention is technologically advanced in the process of industrial processing, which determines the practical use in the manufacture of smoke munitions.

Характерной особенностью предложенного состава является высокая маскирующая способность (1,2 м²/г) в среднем ИК-диапазоне электромагнитного излучения (2,0-5,6 мкм), что расширяет функциональные возможности его применения, сравнительно с известными аналогами.A characteristic feature of the proposed composition is a high masking ability (1.2 m ² / g) in the average infrared range of electromagnetic radiation (2.0-5.6 μm), which expands the functionality of its use, compared with known analogues.

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 не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления дымообразующей металлохлоридной смеси можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for a pyrotechnic specialist, showed that it is not known, and taking into account the possibility of industrial serial production of a smoke-forming metal-chloride mixture, it can be concluded that the patentability criteria are met.

Claims

Pyrotechnic mixture for the formation of a smoke mask, containing hexachlorobenzene, metal fuel and zinc oxide, characterized in that it contains phenol-formaldehyde resin, and as a metal fuel - aluminum-magnesium alloy powder with the following components, wt.%:
hexachlorobenzene 63-75 aluminum-magnesium alloy powder 12-17 zinc oxide 10-15 phenol formaldehyde resin 3-5