RU2531293C1 - Пиротехнический состав - Google Patents
Пиротехнический состав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531293C1 RU2531293C1 RU2013116302/05A RU2013116302A RU2531293C1 RU 2531293 C1 RU2531293 C1 RU 2531293C1 RU 2013116302/05 A RU2013116302/05 A RU 2013116302/05A RU 2013116302 A RU2013116302 A RU 2013116302A RU 2531293 C1 RU2531293 C1 RU 2531293C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- burning
- pyrotechnic
- powder
- combustion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области пиротехники, а именно к калорийным быстрогорящим составам, и может быть использовано в пиротехнических нагревателях, например тепловых батареях, а также как воспламенительный состав. Пиротехнический состав содержит (мас.%): порошок молибдена (Мо) 84-92, порошок перхлората калия (KClO4) 4-10, порошок бора (В) 2-8. Состав готовится путем перемешивания исходных компонентов в шаровой мельнице. При горении состава образуются твердые шлаки, не изменяющие геометрических размеров исходного прессованного состава при больших скоростях горения, а также при сохранении критической толщины горения и удельного тепловыделения, при этом состав имеет следующие характеристики горения: скорость горения 156-262 мм/с; удельное тепловыделение 195-388 кал/г; удельное газовыделение 0,6-1,5 см3/г. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области пиротехники, в частности к калорийным быстрогорящим составам, и может быть использовано в пиротехнических нагревателях, например в тепловых батареях, а также как воспламенительный состав для надежной передачи горения в пиротехнической цепочке и формирования фронта горения рабочего заряда, например, из газогенерирующих составов.
Известен пиротехнический состав (Патент РФ №2091359, МПК С06В 29/04, опубл. 27.09.1997), имеющий достаточно высокие значения удельного тепловыделения 350-480 кал/г, скорости горения 140-290 мм/с и критические толщины горения 0,3-1,0 мм. Он состоит (мас.%) из титана 82-92, перхлората калия 6-8, алюминия 2-10. Данный состав имеет температуру горения ~1700°C и обладает малоподвижными шлаками, надежно работает в огневой цепочке при задействовании газогенераторов и запирающих пиротехнических клапанов, в тепловых химических источниках тока. Для получения пиротехнического состава с такими характеристиками используется мелкодисперсный порошок титана, который получают по трудоемкой технологии, что сказывается на его конечной стоимости.
В патенте РФ №2286325, МПК С06В 33/06, С60В 29/04, опубл. 27.10.2006, представлен пиротехнический состав, содержащий (мас.%): порошок титана 73,3-81,0, бора 1,0-4,3, гексафторалюмината натрия 9,0-15,6, перхлората калия 7,1-10,0%. Данный пиротехнический состав имеет температуру горения (1450-1720°C), удельную калорийность (413-490 кал/г), удельное газовыделение (1-3 см3/г). Состав может быть использован в различных устройствах, где требуется выдача строго дозированного количества тепла в заданный интервал времени при низком значении удельного газовыделения, например в тепловых химических источниках тока. Однако относительно невысокий уровень скорости горения (не более 50 мм/с) не позволяет быстро взводить батарею и неизбежно приводит к увеличению времени выхода тепловой батареи на рабочий режим.
Известен также пиротехнический состав, обеспечивающий передачу горения в огневой цепи для формирования кратковременной задержки при срабатывании детонаторов (FR 2603576 (А1), МПК С06В, 29/02, опубл. 11.03.1988). Пиротехнический состав содержит окислитель - хлорат или перхлорат калия и, по крайней мере, один из двух восстановителей - порошок молибдена или вольфрама. Количество окислителя - хлората или перхлората калия в составе не превышает 5 мас.% Этот пиротехнический состав дополнительно может содержать такие компоненты, как марганец, никель и кремний, температуры плавления которых выше температур горения составов, в которых они использованы.
При использовании в заявляемом пиротехническом составе марганца, никеля и кремния рецептура состава (мас.%) выглядит следующим образом:
- молибден/вольфрам 65-98;
- перхлорат калия 2-5;
- марганец/никель/кремний 0-30.
Пиротехнический состав, содержащий (мас.%): молибден - 97, перхлорат калия - 3 (патент FR 2603576 (А1), пример №8), позволяет обеспечить временную задержку 14,7 мс/мм при скорости горения состава 68 мм/с. Он может быть использован для обеспечения временной задержки в детонаторах при проведении горных (шахтных) взрывных работ. Температура горения такого пиротехнического состава невелика и составляет 900°C.
Недостатками данного состава является низкое удельное тепловыделение состава (не превышает ~52 кал/г) и относительно небольшое значение скорости горения (не более 70 мм/с), что ограничивает возможность его использования в пиротехнической цепочке в качестве воспламенительного состава в быстросрабатывающих газогенераторах и практически полностью исключает возможность его применения в тепловых химических источниках тока. Низкое удельное тепловыделение состава (калорийность) также ограничивает возможность его использования в огневой цепочке в случае передачи горения через тонкую не разрушаемую металлическую преграду к другому пиротехническому составу, имеющему низкую температуру воспламенения (Твосп ~200°C).
Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому решению является пиротехнический состав для нагревателя теплового химического источника тока. (Патент РФ №2091917, МПК Н01М 6/36, опубл. 27.09.97). Он состоит (мас.%) из железа 67-85, перхлората калия 10-18, молибдена 5-15 и имеет значения скоростей горения 60-290 мм/с и критические толщины горения 0,2-1,2 мм. По нашим данным удельное тепловыделение состава составляет 57-405 кал./г. Пиротехнический состав изготавливается путем механического смешения компонентов в смесителе и предназначен для использования в тепловых батареях резервного типа в качестве нагревательного элемента.
Основным недостатком состава является высокая подвижность шлаков при больших скоростях горения (более 150 мм/с), что ограничивает возможность его использования в качестве воспламенительного состава в газогенераторах и запирающих пиротехнических клапанах.
Данный пиротехнический состав выбран нами в качестве прототипа.
Задачей настоящего изобретения является разработка пиротехнического состава, образующего при горении твердые шлаки, не изменяющие геометрических размеров исходного прессованного состава при больших скоростях горения (более 150 мм/с), а также при сохранении критической толщины горения и удельного тепловыделения.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого технического решения, заключается в изготовлении пиротехнического состава со следующими характеристиками горения:
- скорость горения изменяется в зависимости от выбранной рецептуры от 156 до 262 мм/с, температура горения 1802°C (см. п.4 таблицы);
- удельное газовыделение - от 0,6 до 1,5 см3/г,
- удельное тепловыделение (калорийность) - от 195 до 388 кал/г;
- тонкие (0,4-1,0) мм слои состава надежно сгорают при температуре минус 50°C;
- шлаки состава в тонких поджигающих слоях (~1 мм) твердые и практически не изменяют геометрических размеров исходного прессованного состава;
- состав обладает хорошей форму емостью и прессуемостью;
- возможность массового применения состава обусловлена доступностью и относительно низкой себестоимостью компонентов на территории Российской Федерации.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата пиротехнический состав, содержащий смесь порошков молибдена и перхлората калия, согласно изобретению дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов (мас.%):
порошок молибдена | 84-92 |
перхлорат калия | 4-10 |
бор | 2-8 |
Использование указанных компонентов и экспериментальный подбор их соотношений позволило авторам создать пиротехнический состав, который можно использовать, в частности, в качестве быстрогорящего (более 150 мм/с) воспламенительного состава в поджигающем элементе газогенератора, имеющего достаточно высокую надежность горения в тонких слоях (0,4-1,0) мм, а также надежно обеспечивающий передачу горения в огневой цепочке через тонкую неразрушаемую металлическую преграду. Кроме того, разработанный пиротехнический состав может быть использован в тепловых химических источниках тока в качестве элемента, обеспечивающего нагрев блока электрохимических элементов до необходимой рабочей температуры.
Введение необходимого количества бора в пиротехнический состав, замена железа (температура плавления ~1540°C) на тугоплавкий молибден (температура плавления ~2620°C) и подбор соотношения компонентов позволяет:
- практически полностью исключить подвижность (усадку) шлака при горении со скоростью более 150 мм/с;
- практически исключить возможность присутствия в продуктах горения свободного металла (содержание молибдена не превышает 4 мас.%), что в итоге должно благоприятно отразиться на работе тепловой батареи даже в случае возможного выноса продуктов горения за пределы обечайки корпуса пиротехнических нагревателей;
- обеспечить достаточное удельное тепловыделение при сокращении содержания окислителя - перхлората калия по сравнению с прототипом в составе пиротехники, что обусловлено более высокой калорийностью взаимодействия бора с перхлоратом калия, нежели железа с перхлоратом калия, и дополнительным теплом, получаемым при взаимодействии молибдена с бором с образованием фазы Мо2В.
Требуемый уровень температуры горения и удельного тепловыделения, скорости горения, надежности горения и передачи горения в огневой цепочке обеспечивается выбором рецептуры состава. Удельное газовыделение при горении заявляемого состава изменяется незначительно и остается крайне малой величиной (0,6-1,5 см3/г), удельное тепловыделение составляет 195-388 кал/г. Шлаки заявляемого состава малоподвижны и практически не изменяют своих исходных геометрических размеров в тонких слоях поджигающего элемента. Способность пиротехнического состава надежно и с высокой скоростью сгорать в тонких слоях (0,4-1,0) мм позволяет уменьшить массо-габаритные характеристики тепловой батареи, что является важным обстоятельством при создании компактных тепловых батарей.
Для экспериментальной проверки заявляемого состава было приготовлено несколько пиротехнических составов на основе системы Мо-KClO4-В с различным соотношением исходных компонентов, характеристики и параметры которых представлены в таблице. Состав готовится путем перемешивания исходных компонентов в шаровой мельнице. Для приготовления пиротехнических составов были использованы порошки молибдена (ТУ14-22-160) марки ПМ99,95, перхлората калия (ТУ6-09-3801) марки "ч", бор аморфный (ТУ 1-92-154-90) марка Б-99А. При изготовлении составов использовали порошки исходных компонентов в стадии их поставки заводом - изготовителем.
Заявляемый пиротехнический состав (пп. 1-5 таблицы) после сгорания дает плотные шлаки, при этом сохраняется исходная форма состава. Выноса шлака из тонких (~1 мм) слоев поджигающего элемента и его усадки не наблюдается.
Согласно экспериментальным данным, представленным в таблице, оптимальный технический результат наблюдается у составов по пп. 2-6 таблицы.
Claims (1)
- Пиротехнический состав, содержащий молибден и перхлорат калия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
порошок молибдена (Мо) 84-92 порошок перхлората калия (KClO4) 4-10 порошок бора (В) 2-8
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013116302/05A RU2531293C1 (ru) | 2013-04-09 | 2013-04-09 | Пиротехнический состав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013116302/05A RU2531293C1 (ru) | 2013-04-09 | 2013-04-09 | Пиротехнический состав |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013116302A RU2013116302A (ru) | 2014-10-20 |
RU2531293C1 true RU2531293C1 (ru) | 2014-10-20 |
Family
ID=53380149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013116302/05A RU2531293C1 (ru) | 2013-04-09 | 2013-04-09 | Пиротехнический состав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531293C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116162008A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-05-26 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种小型化快速激活热电池用加热材料及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2603576A1 (fr) * | 1986-09-09 | 1988-03-11 | Bickford Davey | Composition pyrotechnique pour detonateurs a court-retard " antigrisou " |
WO1992003394A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-05 | Martin Marietta Corporation | Water reactive device and method |
RU2135438C1 (ru) * | 1997-08-05 | 1999-08-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Пиротехнический состав |
RU2202100C2 (ru) * | 2000-06-20 | 2003-04-10 | Государственное унитарное предприятие Новосибирский механический завод "Искра" | Электровоспламенитель к электродетонатору |
RU2011131311A (ru) * | 2011-07-26 | 2013-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Пиротехнический состав |
-
2013
- 2013-04-09 RU RU2013116302/05A patent/RU2531293C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2603576A1 (fr) * | 1986-09-09 | 1988-03-11 | Bickford Davey | Composition pyrotechnique pour detonateurs a court-retard " antigrisou " |
WO1992003394A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-05 | Martin Marietta Corporation | Water reactive device and method |
RU2135438C1 (ru) * | 1997-08-05 | 1999-08-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Пиротехнический состав |
RU2202100C2 (ru) * | 2000-06-20 | 2003-04-10 | Государственное унитарное предприятие Новосибирский механический завод "Искра" | Электровоспламенитель к электродетонатору |
RU2011131311A (ru) * | 2011-07-26 | 2013-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Пиротехнический состав |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116162008A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-05-26 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种小型化快速激活热电池用加热材料及其制备方法 |
CN116162008B (zh) * | 2023-01-18 | 2024-04-09 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种小型化快速激活热电池用加热材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013116302A (ru) | 2014-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Experimental effective metal oxides to enhance boron combustion | |
Liu et al. | Effect of magnesium on the burning characteristics of boron particles | |
Sinditskii et al. | Combustion behavior and physico-chemical properties of dihydroxylammonium 5, 5′-bistetrazole-1, 1′-diolate (TKX-50) | |
Ahmad et al. | Laser ignition of energetic materials | |
Fathollahi et al. | A comparative study of thermal behaviors and kinetics analysis of the pyrotechnic compositions containing Mg and Al | |
Steinhauser et al. | Using the chemistry of fireworks to engage students in learning basic chemical principles: a lesson in eco-friendly pyrotechnics | |
Comet et al. | Sulfates‐based nanothermites: an expanding horizon for metastable interstitial composites | |
NO310285B1 (no) | Pyroteknisk ladning for detonatorer | |
Naya et al. | Burning Characteristics of Ammonium Nitrate‐based Composite Propellants Supplemented with MnO2 | |
TW201700440A (zh) | 氣溶膠滅火劑組成物 | |
Ji et al. | Thermal behavior of Al/Zr/KClO4 pyrotechnic compositions at high temperature | |
JP4948396B2 (ja) | ガス発生装置において温度ヒューズとして用いられる点火用組成物、及び、当該点火用組成物を含む合成物を有するガス発生装置 | |
Paravan et al. | Time-resolved regression rate of innovative hybrid solid fuel formulations | |
CN106699490A (zh) | 一种安全气囊点火药组合物及其制备方法 | |
RU2531293C1 (ru) | Пиротехнический состав | |
Tichapondwa et al. | Calcium sulfate as a possible oxidant in “green” silicon‐based pyrotechnic time delay compositions | |
RU2483050C2 (ru) | Пиротехнический состав | |
JP6777738B2 (ja) | 可変設定可能な性能パラメータを有するreach準拠火工延時作用組成物及びプライマー装薬 | |
Poret et al. | Environmentally Benign Pyrotechnic Delays | |
JP6571357B2 (ja) | 照明組成物、当該照明組成物を含む照明弾および関連する方法 | |
JP6942125B2 (ja) | 過塩素酸酸化剤を有する固体ロケットモータ用の添加剤 | |
Tichapondwa et al. | The effect of additives on the burning rate of silicon‐calcium sulfate pyrotechnic delay compositions | |
US2008366A (en) | Igniter powder | |
US6402864B1 (en) | Low slag, reduced hazard, high temperature incendiary | |
JP6559164B2 (ja) | 火工技術用点火剤 |