RU2541025C2

RU2541025C2 - Pyrotechnic composition of black smoke

Info

Publication number: RU2541025C2
Application number: RU2013129110/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Алексей Иванович Сидоров; Максим Викторович Луценко; Олег Владимирович Локшин; Азат Шамилович Мингазов; Владимир Львович Гинзбург
Original assignee: Акционерное общество "Чебоксарское производственное обьединение имени В.И. Чапаева"
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-02-10
Also published as: RU2013129110A

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: pyrotechnic composition of black smoke comprises, wt %: oxidiser - potassium chlorate 53-58, fuel - smoke generator - as crude coal-bearing anthracene with the content of anthracene oil of 2-5 wt % 40-43 and thiourea 2-4.

EFFECT: increase in the burning rate of 2-3 times, in comparison with the prototype, and the dynamics of smoke generation, and also formation of sustainable rich black cloud typical for seat of fire, which enables to use it as a simulator during filming.

Description

Изобретение относится к средствам для получения дымовых завес, более конкретно для получения дымового облака черного цвета в результате реакции нескольких твердых веществ в форме порошковой смеси, при горении спрессованного заряда.The invention relates to means for producing smoke screens, more specifically for producing a black cloud of smoke as a result of the reaction of several solids in the form of a powder mixture, when a compressed charge is burned.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический дымообразующий состав, описанный в патенте RU 2350589, C06D 3/00, 2008 г., который включает хлорсодержащий окислитель, высокодисперсное металлическое горючее (магний), дымообразователь - антрацен каменноугольный сырой с содержанием антраценового масла 1-3 мас.% и фторкаучук в качестве связующего.The level of this technical field is characterized by the pyrotechnic smoke-generating composition described in patent RU 2350589, C06D 3/00, 2008, which includes a chlorine-containing oxidizing agent, highly dispersed metallic fuel (magnesium), a smoke generator - raw coal anthracene with anthracene oil content of 1-3 wt. % and fluororubber as a binder.

При горении заряда из описанного пиротехнического состава формируется дымовая завеса с хорошей кроющей способностью и минимальной светопроницаемостью, которая достаточно устойчива в воздухе и неядовита.When a charge is burning, a smoke curtain is formed from the described pyrotechnic composition with good hiding power and minimal light transmission, which is quite stable in the air and non-toxic.

Генерируемый аэрозоль, включающий дисперсную фазу MgCl₂ и MgF₂, служит надежным экраном для защищаемых объектов, противодействующим средствам обнаружения и наведения на цель.The generated aerosol, including the dispersed phase of MgCl ₂ and MgF ₂ , serves as a reliable screen for protected objects, counteracting means of detection and targeting.

Содержание в составе оптимального количества антрацена обеспечивает при горении его термодеструкцию, в результате которой в маскирующем облаке заметно повышается содержание несгоревших активных частиц углерода, увеличивающих дисперсную фазу и его эффективность действия по назначению.The content of the optimal amount of anthracene in the composition ensures its thermal degradation during combustion, as a result of which the content of unburned active carbon particles in the masking cloud noticeably increases, increasing the dispersed phase and its intended purpose.

Выбор антрацена каменноугольного сырого, содержащего антраценовое масло, определен тем, что пиротехнический состав приобретает пластичность, исключается пыление порошковых компонентов в процессе смешивания и при этом обеспечивается необходимая плотность заряда, который прессуется относительно низким давлением (300-400 кгс/см²).The choice of raw coal anthracene containing anthracene oil is determined by the fact that the pyrotechnic composition acquires plasticity, dusting of powder components during mixing is excluded, and the necessary charge density is ensured, which is pressed with a relatively low pressure (300-400 kgf / cm ² ).

Антрацен каменноугольный сырой характеризуется доступностью в отечественном производстве и прогрессивными технологическими свойствами.Raw coal anthracene is characterized by availability in domestic production and progressive technological properties.

Заряды из описанного пиротехнического состава имеют относительно невысокую скорость горения 0,5-0,6 мм/с, обеспечивая в течение продолжительного времени действие аэрозольного облака с требуемой маскирующей способностью 4,7-4,8 м²/г.Charges from the described pyrotechnic composition have a relatively low burning rate of 0.5-0.6 mm / s, providing for a long time the action of an aerosol cloud with the required masking ability of 4.7-4.8 m ² / g

На выходе из генератора черный цвет дыма, имеющего высокую температуру, под воздействием кислорода воздуха окисляется до CO и CO₂, в результате чего приобретает серый окрас, что не влияет на функциональность образуемого аэрозольного облака в качестве экрана электромагнитных волн средств обнаружения и наведения противника.At the exit from the generator, the black color of the smoke, which has a high temperature, oxidizes to CO and CO ₂ under the influence of atmospheric oxygen, resulting in a gray color, which does not affect the functionality of the aerosol cloud formed as the screen of electromagnetic waves of enemy detection and guidance means.

Продолжением отмеченных достоинств описанного дымообразующего пиротехнического состава является присущий недостаток - непригодность для использования в качестве сигнального, образующего при горении аэрозоль насыщенного черного цвета, характеризующегося большой дальностью видимости и различимости.A continuation of the noted advantages of the described smoke-forming pyrotechnic composition is an inherent disadvantage - unsuitability for use as a signal, forming an aerosol of saturated black color during combustion, characterized by a large range of visibility and distinguishability.

Отмеченный недостаток устранен в пиротехническом составе для образования черного дыма по патенту RU 2448935 C1, C06D 3/00, C06D 29/08, 2010 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога.The noted drawback is eliminated in the pyrotechnic composition for the formation of black smoke according to the patent RU 2448935 C1, C06D 3/00, C06D 29/08, 2010, which is selected as the closest analogue by technical nature and the number of matching features.

Известный пиротехнический состав черного дыма содержит в качестве окислителя хлорат калия и органическое горючее связующее - антрацен каменноугольный сырой, содержащий 2-5 мас.% антраценового масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:The known pyrotechnic composition of black smoke contains potassium chlorate and an organic combustible binder, crude coal anthracene, containing 2-5 wt.% Anthracene oil as an oxidizing agent in the following ratio, wt.%:

хлорат калияpotassium chlorate 53-5753-57 антраценanthracene 43-4743-47

Известный состав характеризуется повышенной функциональностью генерирования при горении спрессованных зарядов (при давлении 300-350 кгс/см²) дыма черного цвета, облако которого хорошо видимо и различимо на большом удалении (1,5 и 1,2 км соответственно) в течение продолжительного времени.The known composition is characterized by increased functionality of generating, during burning of compressed charges (at a pressure of 300-350 kgf / cm ² ) black smoke, the cloud of which is clearly visible and visible at a great distance (1.5 and 1.2 km, respectively) for a long time.

Недостатком известного пиротехнического состава, функционирующего в режиме дымокурения, является неактивное горение, сопровождающееся вспышками пламени при взаимодействии с кислородом воздуха, в результате чего сгорают сажевые частицы и снижается насыщенность дыма черным цветом, что не обеспечивает имитацию очага пожара при натурных киносъемках.A disadvantage of the known pyrotechnic composition operating in the smoke mode is inactive combustion, which is accompanied by flashes of flame when interacting with atmospheric oxygen, resulting in soot particles burning and the saturation of smoke decreases in black, which does not simulate the fire source during field shooting.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является активация дымообразования при горении зарядов из предложенного пиротехнического состава.The technical problem to which the present invention is directed is the activation of smoke generation during the combustion of charges from the proposed pyrotechnic composition.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав черного дыма, включающий окислитель - хлорат калия и дымообразующий антрацен каменноугольный с содержанием антраценового масла 2-5 мас.%, согласно изобретению дополнительно содержит тиомочевину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The required technical result is achieved by the fact that the known pyrotechnic composition of black smoke, including an oxidizing agent - potassium chlorate and coal-forming smoke anthracene with anthracene oil content of 2-5 wt.%, According to the invention additionally contains thiourea, in the following ratio, wt.%:

хлорат калияpotassium chlorate 53-5853-58 антрацен каменноугольный сыройanthracene raw coal 40-4340-43 тиомочевинаthiourea 2-42-4

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение скорости горения в 2-3 раза, сравнительно с прототипом, динамики дымообразования, формирующего устойчивое облако насыщенного черного цвета, характерного очагу пожара, что позволяет использовать его в качестве имитатора при киносъемках.Distinctive features of the proposed technical solution provided an increase in the burning rate by a factor of 2–3, compared with the prototype, the dynamics of smoke formation, forming a stable cloud of saturated black color, characteristic of the fire, which allows it to be used as a simulator for filming.

Количественное соотношение компонентов предложенного пиротехнического состава, при горении практически мгновенно формирующего облако черного цвета, было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по достижению показателей назначения при экспериментальном опробовании опытных образцов пиротехнических зарядов.The quantitative ratio of the components of the proposed pyrotechnic composition, which forms a black cloud almost instantly when burning, was calculated using the mathematical model of the experimental design and was confirmed by the achievement of the destination indicators during experimental testing of prototypes of pyrotechnic charges.

Содержание в пиротехническом составе окислителя (хлората калия) в диапазоне 53-58 мас.% обеспечивает полноту химического взаимодействия с комплексным органическим горючим, образующим при горении дым.The content in the pyrotechnic composition of the oxidizing agent (potassium chlorate) in the range of 53-58 wt.% Ensures the completeness of chemical interaction with complex organic fuel, which forms smoke during combustion.

При содержании в пиротехническом составе черного дыма хлората калия меньше 53 мас.% горение происходит недостаточно активно для создания облака черного дыма, характерного очагу пожара.When the content of black smoke in the pyrotechnic composition of potassium chlorate is less than 53 wt.%, Combustion is not active enough to create a cloud of black smoke, characteristic of the fire.

Содержание в пиротехническом составе черного дыма хлората калия больше 58 мас.% является балластным, так как не обеспечивает повышения качественных показателей дымового облака.The content in the pyrotechnic composition of black smoke potassium chlorate more than 58 wt.% Is ballast, as it does not provide an increase in the quality of the smoke cloud.

Использование антрацена каменноугольного сырого, в структуре которого присутствует примесь антраценового масла, обеспечивает функции технологической смазки для приготовления пиротехнического состава смешиванием с последующим прессованием заряда, чем исключается пыление при смешивании компонентов состава, который хорошо прессуется в функциональные заряды при относительно низком давлении 300-400 кгс/см².The use of raw coal anthracene, in the structure of which there is an admixture of anthracene oil, provides the technological lubricant functions for preparing the pyrotechnic composition by mixing and then pressing the charge, which eliminates dusting when mixing the components of the composition, which is well pressed into functional charges at a relatively low pressure of 300-400 kgf / cm ² .

Пиротехнический состав приобретает пластичность, и обеспечивается необходимая плотность прессованного заряда из него.The pyrotechnic composition acquires plasticity, and the necessary density of the pressed charge from it is ensured.

При содержании в пиротехническом составе антрацена каменноугольного сырого менее 40 мас.% облако дыма, образующегося при горении, приобретает серый цвет, что неприемлемо для целевого применения.When the content of coal tar raw in the pyrotechnic composition of anthracene is less than 40 wt.%, The cloud of smoke generated during combustion becomes gray, which is unacceptable for the intended use.

Содержание в пиротехническом составе антрацена каменноугольного сырого больше 43 мас.% является балластным.The content in the pyrotechnic composition of anthracene of raw coal more than 43 wt.% Is ballast.

Дополнительное введение в дымообразующий пиротехнический состав тиомочевины, которая служит катализатором скорости горения термической основы без образования пламени, резко повышает интенсивность выхода дисперсной фазы для формирования облака черного дыма.An additional introduction of thiourea into the smoke-forming pyrotechnic composition, which serves as a catalyst for the burning rate of the thermal base without flame formation, sharply increases the intensity of the dispersed phase to form a cloud of black smoke.

При содержании в пиротехническом составе тиомочевины меньше 2 мас.% дымообразование недостаточно активное для формирования дымового облака, имитирующего пожар.When the content of thiourea in the pyrotechnic composition is less than 2 wt.%, Smoke formation is not active enough to form a smoke cloud simulating a fire.

При содержании в пиротехническом составе тиомочевины больше 4 мас.% нет заметного улучшения показателей назначения облака черного дыма.When the content of thiourea in the pyrotechnic composition is more than 4 wt.%, There is no noticeable improvement in the destination of the cloud of black smoke.

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 feature 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 attributes.

Предложенный состав 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 смесь выгружают и направляют на прессование зарядов.The proposed composition 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 the mixture is unloaded and sent to charge compression.

Из предложенного пиротехнического состава, компоненты которого содержались внутри оптимизированных диапазонов, на границах и за пределами заявленных предельных количественных значений, были изготовлены опытные образцы для натурных испытаний.From the proposed pyrotechnic composition, the components of which were contained within the optimized ranges, at the borders and outside the declared limit quantitative values, prototypes for field tests were made.

По результатам натурных испытаний опытных образцов пиротехнических составов различного количественного соотношения компонентов были ограничены пределы их содержания по достижению скорости горения зарядов в установленном диапазоне 1,0-1,5 мм/с, что кратно выше, чем у известных аналогов. При этом стабильно образовывалось облако черного дыма, характерного для очагов пожаров, в течение относительно длительного времени эффективного функционирования, необходимого для натурных киносъемок, что позволяет рекомендовать предложенный состав для целевого использования по назначению в качестве имитатора.According to the results of full-scale tests of prototypes of pyrotechnic compositions of various quantitative proportions of the components, the limits of their content were limited to achieve the burning rate of charges in the established range of 1.0-1.5 mm / s, which is much higher than that of the known analogues. At the same time, a cloud of black smoke was formed stably, which is characteristic of fires, for a relatively long time of effective functioning, which is necessary for full-motion filming, which allows us to recommend the proposed composition for its intended use as intended as a simulator.

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 неизвестно, а с учетом возможности серийного изготовления на действующем производстве пиротехнических дымообразующих зарядов для имитации очагов пожаров, 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 a pyrotechnic specialist, showed that it is unknown, and taking into account the possibility of mass production of pyrotechnic smoke-generating charges at the existing production to simulate fires, we can conclude compliance with patentability criteria.

Claims

The pyrotechnic composition of black smoke, including an oxidizing agent - potassium chlorate, smoke-forming anthracene and thiourea as a combustion activator, characterized in that it contains raw coal anthracene, in the following ratio, wt.%:
potassium chlorate 53-58 anthracene raw coal 40-43 thiourea 2-4