RU2545291C1 - Пиротехнический осветительный состав - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к осветительным составам. Пиротехнический осветительный состав включает, в мас.%: нитрат натрия 44-50, магниевый порошок 37-40 и связующее, в качестве которого содержит смесь гипса или криолита 9-10 с канифолью сосновой 3-4 и технологическую добавку - масло индустриальное 1-2. Изобретение позволяет технологично проводить приготовление пиротехнической композиции, пригодной для формования с минимальными усилиями прессования снаряжения артиллерийских боеприпасов, характеризующегося повышенной конструкционной прочностью, выдерживающего импульсную нагрузку выстрела. 1 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к осветительным составам, включающим нитраты щелочных и щелочноземельных металлов и металлическое горючее.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический осветительный состав, описанный в учебнике Шидловского А.А. Основы пиротехники, М., Машиностроение, 1973, с.149, состав №14, который по числу совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный пиротехнический осветительный состав содержит (мас.%):

нитрата бария (окислитель)	48
магниевого порошка (металлическое горючее)	45
связующее	7

Этот пиротехнический состав является классическим трехкомпонентным осветительным составом, содержащим известные доступные компоненты.

Заряды из известного состава используются для освещения местности и объектов в видимом оптическом диапазоне.

Недостатком известного пиротехнического состава является его нетехнологичность в серийном производстве из-за высокого усилия формования зарядов, при этом спектр излучения продуктов горения смещен в сторону инфракрасного, что снижает световое излучение в видимом диапазоне спектра.

Кроме того, неудовлетворительная конструкционная прочность ограничивает использование известного состава в артиллерийских боеприпасах по основному назначению.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности действия в качестве снаряжения осветительных артиллерийских боеприпасов.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический осветительный состав, включающий нитрат натрия, магниевый порошок и связующее, согласно изобретению содержит в качестве связующего смесь гипса или криолита с канифолью сосновой и дополнительно технологическую добавку - масло индустриальное, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нитрат натрия	44-50
магниевый порошок	37-40
гипс или криолит	9-10
канифоль сосновая	3-4
масло индустриальное	1-2

Отличительные признаки предложенного технического решения позволяют технологично проводить приготовление пиротехнической композиции, пригодной для формования с минимальными усилиями прессования снаряжения артиллерийских боеприпасов, характеризующегося повышенной конструкционной прочностью, выдерживающего импульсную нагрузку выстрела.

При этом пиротехнические заряды имеют повышенную излучающую способность в видимом диапазоне, что необходимо для осветительного действия при горении.

Снижение массовой доли магниевого порошка в предложенной композиции способствует полному использованию металлического горючего и всех компонентов в оптимизированном их соотношении.

При горении предложенного пиротехнического состава магниевый порошок окисляется до MgO, который равномерно распределяется в объеме газообразных продуктов горения, где излучает в видимом диапазоне.

Генерируемые при горении пиротехнического состава раскаленные аэрозолеобразующие частицы излучают в видимой области спектра, преимущественно длиной волны 0,3-0,6 мкм.

При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка в количестве меньше 37 мас.% яркость излучения неудовлетворительна из-за снижения температуры горения.

При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка в количестве больше 40 мас.% снижается доля активно излучающих компонентов требуемой дисперсности в продуктах горения.

При содержании в пиротехническом составе нитрата натрия в количестве меньше 44 мас.% не обеспечиваются спектральные характеристики пламени.

Содержание в пиротехническом составе нитрата натрия в количестве больше 50 мас.% является балластным.

При горении пиротехнического состава гипс (CaSO₄·2H₂O), разлагаясь, образует CaO, который излучает в видимом диапазоне, и транспортирующий газ SO₂, который выносит генерируемую при горении дисперсную фазу в зону функционального светового излучения.

Криолит (Na₃AlF₆) в процессе горения состава генерирует высокодисперсные светящиеся частицы NaF, AlF₃ дисперсной фазы, излучающие в видимом оптическом диапазоне.

Комплексное связующее - смесь гипса или криолита с канифолью сосновой - обеспечивает равномерное распределение компонентов состава при смешивании для формования функциональных зарядов при низких давлениях и дополнительное газовыделение при горении.

Эти два связующих во взаимосвязи способствуют более полному переводу компонентов горения в аэродисперсное состояние.

Содержание больше 10 мас.% в комплексном связующем пиротехнического состава гипса нетехнологично из-за быстрого схватывания композиции, что затрудняет ее объемное дозирование и формование в заряды, а криолита - тормозит горение состава и генерирование излучающих частиц дисперсной фазы аэрозоля.

При содержании в пиротехническом составе гипса или криолита меньше 9 мас.% не достигаются требуемые прочностные характеристики отформованных зарядов, выдерживающих ударные нагрузки при артиллерийском выстреле.

При содержании в пиротехническом составе канифоли сосновой меньше 5 мас.% и масла индустриального меньше 1 мас.% снижается технологичность композиции из-за неудовлетворительной дозируемости, неравномерности распределения компонентов при перемешивании и плохой прессуемости в заряды.

Содержание в пиротехническом составе канифоли сосновой больше 4 мас.% и масла индустриального больше 2 мас.% является избыточным, потому что не дает заметного улучшения технологических свойств.

Оптимизированный диапазон массового содержания в пиротехническом составе канифоли сосновой с маслом индустриальным исключает экссудацию жидкой составляющей при формировании зарядов и в служебном обращении с боеприпасами.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения требуемого технического результата, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков

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 промышленного серийного изготовления дымообразующего состава можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.

Количественное соотношение компонентов предложенного осветительного пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки снаряжения артиллерийских боеприпасов и функционирования по назначению (см. Таблицу).

Таблица
Характерные составы испытанных зарядов.
Компоненты	содержание компонентов (мас.%) в составах
	1	2	3	4	5
нитрат натрия	42	44	47	50	54
магниевый порошок	42	40	38	37	36
гипс/криолит	11	10	10	9	8
канифоль сосновая	2	4	3	3	1
масло индустриальное	3	2	2	1	1

Испытания опытных образцов из приготовленных составов показали, что снаряжение из составов 2-4, компоненты которых содержатся в пределах выбранных диапазонов, технологически пригодно для прессования непосредственно в корпус боеприпасов, а при выстреле гарантированно обеспечивается воспламенение основного заряда и зажигательное действие горючих веществ и материалов на месте подрыва снаряда продуктами горения снаряжения, что повышает эффективность действия боеприпасов.

Состав 1 характеризуется низкой пластичностью, сопровождающейся экссудацией масла при уплотнении, плохой объемной дозируемостью, что нетехнологично для серийного производства.

При горении зарядов из этой композиции снижается излучающая способность из-за снижения количества светящихся частиц в аэродисперсном образовании, спектр излучения которого смещается к зеленому тону.

Состав 5 плохо прессуется в заряды, которые имеют неудовлетворительные несущие характеристики при ударной нагрузке, нестабильно горит из-за неравномерного распределения компонентов, яркость излучения низкая по причине неудовлетворительного выноса раскаленных твердых частиц.

Предложенный дымообразующий состав приготавливается по принятой в пиротехнической технологии простого смешивания компонентов в действующем промышленном смесителе, для чего в смеситель засыпают порошковые компоненты мерными долями (мас.%): 47±3 нитрата натрия, 38,5±0,5 магниевого порошка и 9,5±0,5 гипса или криолита, после чего в течение 5-7 минут их смешивают.

Затем в смеситель добавляют 3,5±0,5 канифоли сосновой и 1,5±0,5 масла индустриального и смешивают в течение 10 минут для равномерного распределения компонентов в объеме приготовленной пластичной массы, которую направляют на формование функциональных зарядов непосредственно в корпус боеприпаса уплотнением с усилием 300-400 кгс/мм².

Положительные результаты испытаний опытных образцов осветительных зарядов из пиротехнического состава по изобретению позволяют рекомендовать его промышленное производство для поставки заказчикам.

Claims (1)

1. Пиротехнический осветительный состав, включающий нитрат натрия, магниевый порошок и связующее, отличающийся тем, что он содержит в качестве связующего смесь гипса или криолита с канифолью сосновой и дополнительно технологическую добавку - масло индустриальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
   нитрат натрия 44-50 магниевый порошок 37-40 гипс или криолит 9-10 канифоль сосновая 3-4 масло индустриальное 1-2