RU2540626C1

RU2540626C1 - Pyrotechnic composition of red signal light

Info

Publication number: RU2540626C1
Application number: RU2013139256/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Алексей Иванович Сидоров; Азат Шамилович Мингазов; Вячеслав Валентинович Емельянов; Нурахмет Загидуллинович Абызов
Original assignee: Акционерное общество "Чебоксарское производственное обьединение имени В.И. Чапаева"
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: pyrotechnic composition of red signal light includes, wt %: oxidiser - strontium nitrate 67-73; metal fuel - magnesium powder 10-12; as chlorine-containing colour-flame reagent - chloroparaffin powder 12-14, as organic combustible binding agent - iditol 3-4; as cementing agent - liquid chloroparaffin CP-470.

EFFECT: increase of signal light life, colour saturation, which made it possible to increase distance of visibility and perceptibility.

Description

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим составам на основе нитратов металлов, которые предназначены для образования цветного огня при горении, от химического взаимодействия нескольких твердых веществ.The invention relates to pyrotechnics, in particular to pyrotechnic compositions based on metal nitrates, which are intended for the formation of colored fire during combustion, from the chemical interaction of several solids.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав красного огня, описанный в книге А.А. Шидловского «Основы пиротехники». М., Машиностроение, М., 1973 г., с.203, который содержит (мас.%): 55 стронция азотнокислого, 30 порошка магния в качестве металлического горючего и 15 поливинилхлорида, выполняющего при горении функции усилителя цветности.The level of this technical field is characterized by the pyrotechnic composition of the red light described in the book by A.A. Shidlovsky "Fundamentals of pyrotechnics." M., Engineering, M., 1973, p.203, which contains (wt.%): 55 strontium nitrate, 30 magnesium powder as a metal fuel and 15 polyvinyl chloride, which performs the function of a color enhancer during combustion.

В результате химического взаимодействия компонентов пиротехнического состава образующийся хлорид стронция SrCl₂ диссоциирует при высокой температуре с образованием монохлорида стронция SrCl, который интенсивно излучает ближе к красной части видимого спектра.As a result of the chemical interaction of the components of the pyrotechnic composition, the resulting strontium chloride SrCl ₂ dissociates at high temperature to form strontium monochloride SrCl, which intensively emits closer to the red part of the visible spectrum.

Недостатком описанного пиротехнического порошкового состава является неудовлетворительная прессуемость при формировании зарядов, которые имеют низкую механическую прочность.The disadvantage of the described pyrotechnic powder composition is the poor compressibility during the formation of charges that have low mechanical strength.

Отмеченный недостаток устранен в пиротехническом составе красного сигнального огня по патенту RU 2466119 C1, C06D 3/00, C06B 33/14, 2011 г., содержащем стронций азотнокислый, металлическое горючее - порошок алюминиево-магниевого сплава, поливинилхлорид суспензионный, органическое горючее - канифоль и технологическую добавку - масло индустриальное.The noted drawback is eliminated in the pyrotechnic composition of the red signal light according to patent RU 2466119 C1, C06D 3/00, C06B 33/14, 2011, containing strontium nitrate, metal fuel - aluminum-magnesium alloy powder, suspension polyvinyl chloride, organic fuel - rosin and technological additive - industrial oil.

Известный пиротехнический состав красного сигнального огня, выбранный по технической сущности и числу совпадающих существенных признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенного, содержит, мас.%:The known pyrotechnic composition of the red signal light, selected by the technical nature and the number of matching essential features as the closest analogue of the proposed, contains, wt.%:

стронций азотнокислыйstrontium nitrate 69-7269-72 порошок алюминиево-магниевого сплаваaluminum-magnesium alloy powder 8-128-12 поливинилхлоридpolyvinyl chloride 14-1714-17 канифольrosin 2-32-3 масло индустриальноеindustrial oil 1-2.1-2.

Известный пиротехнический состав в заряде характеризуется формированием монохромного красного дымового сигнала при его горении и технологичностью в приготовлении и переработке.The known pyrotechnic composition in charge is characterized by the formation of a monochrome red smoke signal during its combustion and manufacturability in preparation and processing.

Заряды из этого пиротехнического состава пригодны для использования без оболочки, практически не меняя при хранении функциональности в качестве красного сигнального огня для охотников, туристов, спасателей и военных.Charges from this pyrotechnic composition are suitable for use without a shell, practically without changing their functionality as a red signal light for hunters, tourists, rescuers and military personnel.

Однако недостатком известного пиротехнического состава является относительно невысокое время существования красного сигнального огня из-за повышенной скорости горения заряда, при этом снижается насыщенность огня характерным цветом, так как не весь объем реакционного стронция хлорируется, образуя монохлорид стронция, который служит основным излучателем красного монохромного цвета.However, the disadvantage of the known pyrotechnic composition is the relatively short lifetime of the red signal light due to the increased burning rate of the charge, while the saturation of the fire decreases in a characteristic color, since not all of the reaction strontium is chlorinated, forming strontium monochloride, which serves as the main emitter of the red monochrome color.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение показателей назначения по дальности видимости и различимости красного сигнального огня пролонгированного действия.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the destination indicators in terms of visibility and visibility of a red signal light of prolonged action.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пиротехническом составе красного сигнального огня, включающем стронций азотнокислый, порошок металлического горючего, хлорсодержащий цветопламенный реагент, органическое горючее связующее и цементатор, согласно изобретению, он содержит в качестве металлического горючего порошок магния с размером частиц не более 60 мкм, в качестве цветопламенного реагента - порошок хлорпарафина, в качестве органического горючего связующего - идитол, а в качестве цементатора - парафин жидкий ХП-470 при следующем соотношении компонентов, мас.%:The required technical result is achieved by the fact that in the known pyrotechnic composition of the red signal light, including strontium nitrate, a metal fuel powder, a chlorine-containing flame-flame reagent, an organic fuel binder and cement, according to the invention, it contains magnesium metal powder with a particle size of not more than 60 microns, as a color-flame reagent - chloroparaffin powder, as an organic combustible binder - iditol, and as a cement - liquid paraffin s KP-470 at the following component ratio, wt.%:

стронций азотнокислыйstrontium nitrate 67-7367-73 порошок магнияmagnesium powder 10-1210-12 хлорпарафин порошокchloroparaffin powder 12-1412-14 хлорпарафин жидкийliquid chloroparaffin 2-32-3 идитолiditol 3-4.3-4.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение времени существования сигнального огня, более насыщенного красным цветом, что позволило увеличить дальность видимости и различимости до 20% сравнительно с прототипом.Distinctive features of the proposed technical solution provided an increase in the lifetime of the signal light, more saturated in red, which allowed to increase the range of visibility and visibility up to 20% compared with the prototype.

В предложенном пиротехническом составе при сохранении массового соотношения стронция азотнокислого и хлорсодержащего цветопламенного реагента, часть которого - хлорпарафин жидкий, дополнительно выполняющий роль цементатора, технологический диапазон содержания окислителя заметно расширен.In the proposed pyrotechnic composition, while maintaining the mass ratio of strontium nitric acid and chlorine-containing color-flame reagent, part of which is liquid chlorinated paraffin, additionally playing the role of a cementer, the technological range of the oxidizer content is noticeably expanded.

Жидкий хлорпарафин при смешивании компонентов состава обволакивает мелкодисперсные (не больше 60 мкм) частички магния с последующим осаждением на сформированную липкую поверхность стронция азотнокислого, формируя кластеры термической основы, компоненты которой механически взаимосвязаны в непосредственном примыкании, что способствует активизации их химического взаимодействия.When mixing the composition components, liquid chlorine paraffin envelops finely dispersed (not more than 60 μm) magnesium particles, followed by deposition of strontium nitrate on the sticky surface, forming clusters of a thermal base, the components of which are mechanically interconnected in direct contact, which contributes to the activation of their chemical interaction.

Хлорпарафин жидкий в качестве технологической добавки обеспечивает равномерное распределение компонентов состава при смешивании и хорошую прессуемость состава в заряды при низких давлениях инструмента.Chloroparaffin liquid as a technological additive ensures uniform distribution of the components of the composition during mixing and good compressibility of the composition into charges at low instrument pressures.

Порошок магния - активное металлическое горючее обеспечивает высокую скорость горения состава без повышения температуры горения, чем исключается выгорание функциональных компонентов и что, как следствие, способствует повышению излучающей способности огневого сигнала монохромным красным цветом.Magnesium powder - active metal fuel provides a high burning rate of the composition without increasing the combustion temperature, which eliminates the burning of functional components and, as a result, increases the emissivity of the fire signal in monochrome red.

Применение более дешевого и доступного порошка хлорпарафина, выпускаемого отечественным промышленным производством (взамен поливинилхлорида по прототипу), определяется относительно большим содержанием хлора - активатора красного цвета пламени.The use of a cheaper and more affordable chloroparaffin powder produced by domestic industrial production (instead of prototype polyvinyl chloride) is determined by the relatively high content of chlorine, an activator of the red flame.

Идитол - технологическая добавка (взамен масла индустриального) флегматизирует пиротехнический состав, обеспечивая активацию горения. При этом идитол, вступая в химическое взаимодействие с нитратом стронция, способствует повышению скорости горения состава и дополнительно обеспечивает газодинамический вынос генерируемых частиц монохлорида стронция, чем усиливается цветность пламени.Iditol - a technological additive (instead of industrial oil) phlegmatizes the pyrotechnic composition, providing activation of combustion. In this case, iditol, entering into chemical interaction with strontium nitrate, helps to increase the burning rate of the composition and additionally provides gas-dynamic removal of generated particles of strontium monochloride, which enhances the color of the flame.

Использование в предложенном пиротехническом составе в качестве металлического горючего порошка магния дисперсностью не выше 60 мкм продиктовано необходимостью стабилизации воспламенения заряда, приготовленного уплотнением смеси компонентов, равномерно распределенных простым смешиванием. При этом достигается необходимая прочность заряда, который горит заданное время, формируя сигнал выраженного красного огня.The use of magnesium in the proposed pyrotechnic composition as a metal combustible powder with a dispersion of not higher than 60 μm is dictated by the need to stabilize the ignition of the charge prepared by compaction of a mixture of components uniformly distributed by simple mixing. At the same time, the required charge strength is achieved, which burns for a given time, forming a signal of a pronounced red light.

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

Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава красного сигнального огня рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по достижению показателей назначения при экспериментальном опробовании опытных образцов уплотненных зарядов.The quantitative ratio of the components of the proposed pyrotechnic composition of the red signal light was calculated according to the mathematical model of the planning of the experiment and was confirmed by the achievement of the destination indicators during the experimental testing of prototypes of compacted charges.

С целью оптимизации количественного соотношения компонентов состава по изобретению были приготовлены композиции для испытаний, которые включали структурные элементы в пределах предложенного диапазона, в его середине и за границами оптимизированных значений необходимого минимального и максимального количества их массового содержания в составе.In order to optimize the quantitative ratio of the components of the composition according to the invention, test compositions were prepared that included structural elements within the proposed range, in the middle and outside the optimized values of the required minimum and maximum amounts of their mass content in the composition.

Предложенная композиция на основе стронция азотнокислого приготавливается по принятой в пиротехнике технологии смешивания в штатном смесителе, куда помещают все порошковые компоненты и проводят смешивание в течение 10-15 минут, после чего в приготовленную смесь добавляют жидкий хлорпарафин и лаковый раствор идитола в ацетоне и дополнительно перемешивают в течение 7-10 минут до равномерного распределения компонентов в объеме.The proposed composition based on strontium nitrate is prepared according to the pyrotechnic technology of mixing in a standard mixer, where all the powder components are placed and mixed for 10-15 minutes, after which liquid chloroparaffin and a lacquered solution of iditol in acetone are added and further mixed in for 7-10 minutes until a uniform distribution of the components in the volume.

Приготовленную смесь выгружают и провяливают на стеллаже до содержания летучих не более 0,7 мас.%, после чего направляют на прессование зарядов заданных формы и размеров.The prepared mixture is unloaded and dried on a rack until the volatile content is not more than 0.7 wt.%, After which they are sent to pressing charges of a given shape and size.

Натурные испытания опытных образцов зарядов полностью подтвердили достижение показателей назначения и пригодность использования в качестве сигналов красного огня.Field tests of prototype charges fully confirmed the achievement of the destination indicators and the suitability of use as red light signals.

Предложенный пиротехнический состав характеризуется эффективным и стабильным формированием красного сигнального огня, дальность видимости и различимости которого увеличена на 18-20%.The proposed pyrotechnic composition is characterized by effective and stable formation of a red signal light, the range of visibility and visibility of which is increased by 18-20%.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показал, что оно неизвестно, что соответствует критерию «новизна» условий патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art showed that it is unknown, which meets the criterion of "novelty" of patentability conditions.

Техническая сущность изобретения в новой совокупности существенных признаков явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, то есть сочетание компонентов в заявленном их массовом соотношении является неочевидным.The technical nature of the invention in a new set of essential features clearly does not follow for a specialist in pyrotechnics, that is, a combination of components in their claimed mass ratio is not obvious.

Поэтому с учетом возможности промышленного серийного изготовления пиротехнического состава красного сигнального огня на действующем оборудовании можно сделать вывод о соответствии изобретения критериям патентоспособности.Therefore, taking into account the possibility of industrial serial production of the pyrotechnic composition of the red signal light on existing equipment, we can conclude that the invention meets the criteria of patentability.

Claims

The pyrotechnic composition of the red signal light, including strontium nitrate, a metal fuel powder, a chlorine-containing flame-colored reagent, an organic combustible binder and cement, characterized in that it contains magnesium metal powder with a particle size of not more than 60 microns, and a flame-colored reagent - powder chloroparaffin, as an organic combustible binder - iditol, and as a cement - liquid paraffin HP-470 in the following ratio, wt.%:
strontium nitrate 67-73 magnesium powder 10-12 chloroparaffin powder 12-14 liquid chloroparaffin 2-3 iditol 3-4