RU2511562C2

RU2511562C2 - Spray generator

Info

Publication number: RU2511562C2
Application number: RU2012130672/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Азат Шамилович Мингазов; Владимир Львович Гинзбург; Алексей Иванович Сидоров; Олег Владимирович Локшин; Максим Викторович Луценко; Вячеслав Викторович Воробьёв
Original assignee: Открытое акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева"
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2012130672A

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: invention relates to weapons, namely to smoke screen forming means. Spray generator includes cylindrical shell, heat insulation layer out of foam concrete or gypsum, pyrotechnic end-burning block with central forechamber, igniter, gas-permeable cooler, combustion chamber, convex cap with outlet orifices.

EFFECT: increased functional reliability of spray generator.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам маскировки с применением пиротехнических дымовых составов, а более конкретно к переносным дымовым шашкам, предназначенным для постановки дымовых завес.The invention relates to means of camouflage using pyrotechnic smoke compositions, and more particularly to portable smoke bombs intended for setting smoke screens.

Уровень данной области техники характеризует генератор дыма, содержащий пиротехническую шашку, размещенную в цилиндрическом корпусе с крышкой, в которой выполнены распределенные по периферии выходные отверстия и закреплен центральный воспламенитель (см., например, книгу А.А.Шидловский, Основы пиротехники, М., «Машиностроение», 1977 г., с.243-244).The level of this technical field is characterized by a smoke generator containing a pyrotechnic checker placed in a cylindrical body with a cover in which the outlet openings distributed around the periphery are made and a central igniter is fixed (see, for example, the book by A.A.Shidlovsky, Fundamentals of Pyrotechnics, M., "Engineering", 1977, p.243-244).

Дымообразующая шашка выполнена из пиротехническогого дымового состава, содержащего (мас.%): 20-30 хлората калия, 50 хлористого аммония, 20 антрацена и до 10 угля древесного.The smoke-generating checker is made of a pyrotechnic smoke composition containing (wt.%): 20-30 potassium chlorate, 50 ammonium chloride, 20 anthracene and up to 10 charcoal.

Большое содержание малоактивного хлористого аммония обеспечивает составу сравнительно низкую чувствительность к механическим воздействиям.The high content of inactive ammonium chloride provides the composition with a relatively low sensitivity to mechanical stress.

Кислородный баланс этого пиротехнического состава резко отрицательный, а газовая фаза, образующаяся при горении, содержит значительное количество монооксида углерода и легковоспламеняющихся паров антрацена, что вынуждает поместить между шашкой и выходными отверстиями пористый фильтр-охладитель.The oxygen balance of this pyrotechnic composition is sharply negative, and the gas phase formed during combustion contains a significant amount of carbon monoxide and flammable vapor of anthracene, which forces a porous filter-cooler to be placed between the checker and the outlet openings.

Однако, несмотря на принимаемые меры предосторожности, равномерность горения функционального заряда нарушается из-за пламенного горения, что резко снижает количество дыма, который приобретает сероватый оттенок, снижая эффективность дымовой завесы.However, despite the precautions taken, the uniformity of the burning of the functional charge is violated due to flame burning, which dramatically reduces the amount of smoke that acquires a grayish tint, reducing the effectiveness of the smoke curtain.

Другим недостатком этого генератора дыма является то, что вертикальная направленность струйных потоков из выходных отверстий крышки поднимает продукты горения функциональной шашки на высоту, образуя в дымовой завесе пустующую арку, чем снижает ее маскирующие свойства.Another disadvantage of this smoke generator is that the vertical direction of the jet streams from the outlet openings of the lid raises the combustion products of the functional checker to a height, forming an empty arch in the smoke screen, thereby reducing its masking properties.

Более совершенной конструкцией является генератор аэрозоля, описанный в патенте RU 2205671 C1, A62C 3/02, 2002 г., который по числу совпадающий признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.A more advanced design is the aerosol generator described in patent RU 2205671 C1, A62C 3/02, 2002, which is selected by the number of matching features as the closest analogue to the one proposed.

Известный генератор содержит помещенную коаксиально в цилиндрическом корпусе через теплоизолированную прослойку строительного гипса (отверждающегося материала) пиротехническую шашку торцевого горения, на боковой поверхности которой равно распределены выходные отверстия.The known generator contains coaxially placed in a cylindrical body through a thermally insulated layer of gypsum (cured material) pyrotechnic block combustion end, on the side surface of which the output openings are equally distributed.

Над функциональной шашкой, через объем камеры сгорания, размещен блок охлаждения в форме газопроницаемого фильтрующего слоя, в котором закреплена центральная огнепередаточная трубка, несущая воспламенитель.Above the functional checker, through the volume of the combustion chamber, a cooling unit is placed in the form of a gas-permeable filter layer, in which a central fire-transfer tube supporting the igniter is fixed.

Осевой воспламенитель посредством шлейфов электрически связан с внешним пусковым устройством.The axial igniter is electrically connected to the external starting device by means of loops.

Блок охлаждения примыкает к ресиверу, перекрытому сверху сгорающей алюминиевой мембраной, которая в служебном обращении и хранении генератора предотвращает доступ кислорода воздуха к пиротехническому составу шашки и воспламенителю.The cooling unit adjoins the receiver, which is blocked from above by a burning aluminum membrane, which in the case of official handling and storage of the generator prevents air oxygen from reaching the pyrotechnic composition of the checker and igniter.

Компоненты пиротехнического состава содержатся в наиболее предпочтительном соотношении, мас.%: 70 калия азотнокислого - окислителя, 11 идитола горючего связующего и 19 охлаждающего дициандиамида, который выполняет функции пламягасителя.The components of the pyrotechnic composition are contained in the most preferred ratio, wt.%: 70 potassium nitrate - an oxidizing agent, 11 iditol of a combustible binder and 19 cooling dicyandiamide, which serves as a flame arrestor.

В известном генераторе аэрозоля происходит эффективное охлаждение генерируемого аэрозоля, который распределенными струйными потоками из боковых отверстий выпуклой крышки распространяется горизонтально окрест, формируя сплошное облако.In the known aerosol generator, the generated aerosol is effectively cooled, which is distributed horizontally by distributed jet streams from the side openings of the convex lid, forming a continuous cloud.

Продолжением достоинств известного генератора являются присущие недостатки.A continuation of the advantages of the known generator are inherent disadvantages.

Так, из-за вынужденного размещения в генераторе над функциональной шашкой объемных блока охлаждения и ресивера его полезное снаряжение заметно уменьшено, что соответственно снижает выход дыма.So, due to the forced placement in the generator above the functional checker of the volumetric cooling unit and receiver, its useful equipment is noticeably reduced, which accordingly reduces the smoke output.

Конструктивное удаленное расположение воспламенителя от пиротехнической шашки, с учетом свободного объема камеры сгорания, вынуждает применять в качестве воспламенителя мощное пиропороховое устройство для формирования высокотемпературного форса пламени, что небезопасно.The constructive remote location of the igniter from the pyrotechnic checker, taking into account the free volume of the combustion chamber, makes it necessary to use a powerful pyro-powder device as an igniter to form a high-temperature flame force, which is unsafe.

Кроме того, проходное сечение выходных отверстий в выпуклой крышке не оптимизировано для достижения максимальной эффективности действия генератора по назначению.In addition, the bore of the outlet openings in the convex lid is not optimized to achieve maximum efficiency of the intended operation of the generator.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является повышение функциональной надежности генератора дыма простой конструкции, обеспечивающей высокоэффективное действие по назначениюThe technical problem to which the present invention is directed is to increase the functional reliability of a smoke generator of a simple design, providing a highly effective action for the intended purpose

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе аэрозоля, содержащем цилиндрический корпус, в котором помещены через теплоизолирующую прослойку функциональная пиротехническая шашка торцевого горения, сообщающаяся с воспламенителем, связанным с внешним устройством запуска, и газопроницаемый охладитель, а также камеру сгорания и выпуклую крышку, на боковой поверхности которой распределены выходные отверстия, согласно изобретению, в открытом торце дымообразующей шашки из шлакующегося при горении пиротехнического состава выполнена центральная форкамера, где с гарантированным кольцевым зазором укреплен электровоспламенительный пироэлемент, а камера сгорания расположена непосредственно под крышкой, суммарное проходное сечение выходных отверстий которой составляет 0,05-0,10 площади поверхности горения дымообразующей шашки.The required technical result is achieved by the fact that in the known aerosol generator containing a cylindrical body in which a functional end-face pyrotechnic checker connected with an igniter connected to an external triggering device and a gas-permeable cooler, as well as a combustion chamber and a convex lid are placed through a heat-insulating layer on the side surface of which the outlet openings are distributed, according to the invention, in the open end of the smoke-forming checker from pyrotechnics slagging during combustion of the composition, a central prechamber was made, where, with a guaranteed annular gap, an electroflamer pyroelement was strengthened, and the combustion chamber was located directly under the cover, the total passage section of the outlet openings of which was 0.05-0.10 of the combustion surface of the smoke-forming checker.

Другой особенностью предложенного генератора является то, что, кроме простейшего выполнения теплоизолирующей прослойки из катанной бумаги, она может альтернативно изготавливаться из технологически отверждающегося материала (пенобетона, строительного гипса), который дополнительно выполняет несущие функции, упрочняя конструкцию.Another feature of the proposed generator is that, in addition to the simplest implementation of a heat-insulating layer of rolled paper, it can alternatively be made of technologically cured material (foam concrete, gypsum), which additionally performs supporting functions, strengthening the structure.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили практически мгновенную постановку оптически плотной сплошной приземной дымовой завесы, пригодной для скрытого перемещения техники и людей в течение протяженного времени (7-8 минут).Distinctive features of the proposed technical solution ensured an almost instantaneous installation of an optically dense continuous surface smoke screen, suitable for the hidden movement of equipment and people for a long time (7-8 minutes).

Использование шлакующегося при горении пиротехнического состава функциональной шашки упростило конструкцию за счет исключения специального газопроницаемого слоя блока охлаждения, который автоматически формируется из спекшегося коксового остатка в форме сотовой конструкции во всем объеме сгорающего заряда, адекватно увеличивающийся в процессе горения пиротехнической шашки.The use of a functional checkerboard slagging during combustion of the pyrotechnic composition simplified the design by eliminating the special gas-permeable layer of the cooling unit, which is automatically formed from the sintered coke residue in the form of a honeycomb structure in the entire volume of the burning charge, which adequately increases during the combustion of the pyrotechnic checker.

При этом крупные частицы конденсированной фазы задерживаются внутри шлакового остатка, где они догорают, предотвращая возникновение пламени в камере сгорания и возможный выброс его из генератора, когда резко снижается оптическая плотность дымовой завесы.In this case, large particles of the condensed phase are trapped inside the slag residue, where they burn out, preventing the occurrence of a flame in the combustion chamber and its possible ejection from the generator when the optical density of the smoke curtain decreases sharply.

Высвободившийся объем корпуса заполнен дополнительной массой пиротехнического состава функциональной шашки, размещенной непосредственно под крышкой через камеру сгорания, чем увеличивается полезная нагрузка генератора и эффективность его действия по назначению.The freed body volume is filled with an additional mass of pyrotechnic composition of the functional checker placed directly under the cover through the combustion chamber, which increases the generator payload and its efficiency as intended.

Выполнение шашки из шлакующегося при горении пиротехнического состава (преимущественно нашатырно-антраценового) обеспечивает его физическое и функциональное совмещение с газопроницаемым слоем, который представляет собой спекшуюся сотовую конструкцию из кокса и служит пористым фильтром и охладителем генерируемого дыма.The implementation of the checkers from the pyrotechnic composition slagging during combustion (mainly ammonia-anthracene) ensures its physical and functional combination with the gas-permeable layer, which is a sintered honeycomb coke structure and serves as a porous filter and cooler for the generated smoke.

Пористый слой охлаждающего фильтра формируется над поверхностью торцевого горения шашки, в котором происходит полное догорание продуктов термодеструкции компонентов пиротехнического состава, исключая образование пламени в струях выбрасываемого дыма.A porous layer of the cooling filter is formed above the surface of the end combustion of the checker, in which the products of thermal decomposition of the components of the pyrotechnic composition are completely burned out, eliminating the formation of flame in the jets of emitted smoke.

Размещение камеры сгорания непосредственно под выпуклой крышкой образует свободный объем корпуса генератора между пиротехнической шашкой и выходными отверстиями выпуклой крышки, где происходит перемешивание потоков генерируемого аэрозоля, выравнивание температуры и давления газообразных продуктов горения пиротехнического состава, которые распределенными горизонтальными струями выбрасываются вокруг генератора, образуя плотную дымовую завесу.Placing the combustion chamber directly under the convex lid forms the free volume of the generator body between the pyrotechnic bomb and the outlet openings of the convex lid, where the generated aerosol flows are mixed, the temperature and pressure of the gaseous combustion products of the pyrotechnic composition are equalized, which are ejected by distributed horizontal jets around the generator, forming a dense smoke screen .

Распределение выходных отверстий на боковой поверхности выпуклой крышки обеспечивает выброс оптически высококачественного дыма горизонтальными струями во всех направлениях, распадающимися вблизи генератора, что создает сплошную устойчивую дымовую завесу, приземную и без арочного эффекта.The distribution of the outlet openings on the lateral surface of the convex lid provides the emission of optically high-quality smoke in horizontal jets in all directions decaying near the generator, which creates a continuous, stable smoke screen, near-surface and without an arched effect.

Выполнение воспламенителя в виде компактного электровоспламенительного пироэлемента позволило разместить его непосредственно на поверхности горения шашки, что повышает функциональную надежность ее инициирования и заметно сокращает габариты генератора.The implementation of the igniter in the form of a compact electroflamer pyroelement made it possible to place it directly on the combustion surface of the checker, which increases the functional reliability of its initiation and significantly reduces the dimensions of the generator.

Резистивный мостик накаливания, залитый термочувствительным составом, от импульса с внешнего устройства запуска генерирует тепловую энергию, надежно инициирующую воспламенение пироэлемента.A resistive glow bridge, flooded with a thermosensitive composition, generates thermal energy from a pulse from an external triggering device that reliably initiates ignition of the pyroelement.

Размещение пироэлемента с гарантированным кольцевым зазором в форкамере пиротехнической шашки обеспечивает условия надежного ее инициирования и стабильного горения с торцевой поверхности.Placing a pyroelement with a guaranteed annular gap in the chamber of the pyrotechnic checker provides the conditions for its reliable initiation and stable combustion from the end surface.

Свободный объем камеры сгорания под крышкой необходим для дополнительного дожигания продуктов термохимических превращений компонентов пиротехнического состава шашки в условиях турбулизации газовых потоков при повышенном давлении накопившихся в ней продуктов горения.The free volume of the combustion chamber under the cover is necessary for additional afterburning of the products of thermochemical transformations of the components of the pyrotechnic composition of the checker under conditions of turbulence of gas flows at increased pressure of the combustion products accumulated in it.

Соотношение суммарного проходного сечения выходных отверстий и площади торцевого горения функциональной шашки экспериментально выбрано из условий, с одной стороны, для сохранения в динамике работы механической прочности и целостности конструкции и, с другой стороны, для создания минимально необходимого давления в генераторе, обеспечивающего стабильное горение пиротехнического состава функционального заряда в течение всего продолжительного времени действия по назначению.The ratio of the total flow area of the outlet openings and the end area of the functional checker was experimentally selected from the conditions, on the one hand, to preserve the mechanical strength and structural integrity in the work dynamics and, on the other hand, to create the minimum required pressure in the generator, ensuring stable combustion of the pyrotechnic composition functional charge throughout the entire duration of the intended use.

При суммарной площади проходного сечения выходных отверстий меньше 0,05 площади торцевого горения шашки внутри генератора растет давление, которое может послужить причиной недопустимого нарушения сплошности корпуса и разрушения генератора. В усилении конструкции генератора нет необходимости, так как функциональных преимуществ (повышения удельного выхода дыма, улучшения оптической плотности завесы) при этом не происходит.When the total passage area of the outlet openings is less than 0.05, the face combustion area of the checker inside the generator increases pressure, which can cause unacceptable violation of the continuity of the casing and destruction of the generator. There is no need to strengthen the design of the generator, since there are no functional advantages (increasing the specific smoke output, improving the optical density of the curtain).

При суммарной площади проходного сечения выходных отверстий больше 0,10 площади торцевого горения шашки степень диафрагмирования генерируемого дыма является недостаточной для динамичной постановки сплошной плотной завесы дыма, которая необходима по тактико-техническим требованиям для скрытного перемещения техники и людей.With the total passage area of the outlet openings exceeding 0.10 of the face end face of the bomb, the degree of diaphragmation of the generated smoke is insufficient for the dynamic setting of a continuous dense curtain of smoke, which is necessary according to the tactical and technical requirements for the covert movement of equipment and people.

Учитывая, что предложенный генератор предназначен для кинопроизводства, где работают люди, не приспособленные к экстремальным условиям существования, экологические показатели завесы имеют принципиальное значение.Given that the proposed generator is intended for film production, where people who are not adapted to the extreme conditions of existence work, the environmental indicators of the curtain are of fundamental importance.

Экспериментальные исследования дымовой завесы, формируемой предложенным генератором, показали, что по экологическим показателям он практически адекватен природному туману.Experimental studies of the smoke screen formed by the proposed generator showed that in terms of environmental performance it is almost adequate to natural fog.

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

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объемы притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предлагаемый генератор аэрозоля.The invention is illustrated by the drawing, which has a purely illustrative purpose and does not limit the scope of the claims of the totality of the features of the formula. The drawing shows the proposed aerosol generator.

Дымообразующая шашка 1 торцевого горения из пиротехнического состава, преимущественно нашатырно-антраценового, посредством теплозащитного слоя 2 из катанной бумаги или из отверждающегося материала (пенобетона, строительного гипса) закреплена в цилиндрическом корпусе 3.The smoke-generating checker 1 of end-face combustion from a pyrotechnic composition, mainly ammonia-anthracene, is secured in a cylindrical body 3 by means of a heat-protective layer 2 of rolled paper or of cured material (foam concrete, gypsum).

Корпус 3 закрыт выпуклой крышкой 4, которая посредством вкладышей 5, опирающихся на шашку 1, формирует камеру 6 сгорания.The housing 3 is closed by a convex lid 4, which, through the inserts 5, resting on the checker 1, forms a combustion chamber 6.

На боковой поверхности выпуклой крышки 4 равно распределены выходные отверстия 7, суммарное проходное сечение которых составляет 0,05-0,10 площади открытой торцевой поверхности шашки 1, что определяет степень диафрагмирования генерируемого при горении шашки 1 дыма.Outlets 7 are equally distributed on the lateral surface of the convex lid 4, the total passage section of which is 0.05-0.10 of the area of the open end surface of the checker 1, which determines the degree of diaphragm smoke generated during the combustion of the checker 1.

На открытом торце шашки 1 выполнена центральная форкамера 8, где с гарантированным кольцевым зазором установлен электровоспламенительный пироэлемент 9, который представляет собой залитый клеящим термочувствительным составом резисторный мостик накаливания (условно не показан), подсоединенный шлейфами 10 через разъем 11 в корпусе 3 с внешним пусковым устройством.At the open end of the checker 1, a central prechamber 8 is made, where an electrically igniter pyroelement 9 is installed with a guaranteed annular gap, which is an incandescent resistor bridge (conventionally not shown) connected by loops 10 through connector 11 in case 3 with an external starting device.

Клеящий воспламенительный состав пироэлемента 9 может быть выполнен из практически используемой для этой цели смеси калиевой селитры и синтетической смолы (эпоксидной или фенолформальдегидной) в массовом соотношении 60/40.The adhesive igniter composition of the pyroelement 9 can be made of a mixture of potassium nitrate and synthetic resin (epoxy or phenol formaldehyde) practically used for this purpose in a mass ratio of 60/40.

Особенностью этого генератора является то, что геометрия и габариты шашки 1 при горении заметно не меняются, так как ее шлаковый остаток спекается при горении и формирует пористую структуру объемного блока охлаждения, фильтрующего генерируемый дым.A feature of this generator is that the geometry and dimensions of the checker 1 during combustion do not noticeably change, since its slag residue sinter during combustion and forms the porous structure of the volumetric cooling block filtering the generated smoke.

В лабиринтных порах блока охлаждения задерживаются крупные раскаленные частицы конденсированной фазы, которые догорают внутри и не выбрасываются в свободный объем корпуса 3 под крышкой 4, где при этом не возникает пламенное горение, в результате чего резко падают показатели назначения дыма, в частности, его оптическая плотность.Large hot condensed phase particles are retained in the labyrinth pores of the cooling unit, which burn out inside and are not ejected into the free volume of the housing 3 under the cover 4, where flame combustion does not occur, as a result of which smoke destination, in particular, its optical density, drop sharply .

Таким образом, блок охлаждения является структурным реакционным элементом, совмещенным с пиротехнической шашкой 1, образующимся из коксового остатка шлакующегося при горении нашатырно-антраценового ее состава.Thus, the cooling unit is a structural reaction element combined with a pyrotechnic checker 1, which is formed from the coke residue slagging during burning of its ammonia-anthracene composition.

Испытания опытных образцов генераторов по предложенному изобретению подтвердили надежность и эффективность функционирования, обеспечив динамичную постановку оптически плотной дымовой завесы, существующей в приземном слое значительно более, чем у аналогов, продолжительное время.Tests of prototypes of generators according to the proposed invention confirmed the reliability and efficiency of operation, providing a dynamic setting of an optically dense smoke screen that exists in the surface layer for much more than analogs for a long time.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого явным образом изобретение не следует, для пиротехника, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления дымовых генераторов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow, for pyrotechnics, showed that it is unknown, and taking into account the possibility of industrial serial production of smoke generators, we can conclude that the patentability criteria are met.

Claims

1. An aerosol generator comprising a cylindrical body in which a functional end-face pyrotechnic checker is connected through a heat-insulating layer, communicating with an igniter associated with an external triggering device, and a gas-permeable cooler, as well as a combustion chamber and a convex lid, on which lateral openings are distributed , characterized in that in the open end of the smoke-generating checkers from the pyrotechnic composition slagging during combustion, a central chamber is made, where it is guaranteed annym annular gap fortified elektrovosplamenitelny pyroelectric element and the combustion chamber is located directly under the cover, the total flow area of the outlet openings wherein the surface area of 0.05-0.10 combustion smoke-forming checkers.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the insulating layer is made of a cured material, mainly foam concrete or gypsum.