RU2552551C9 - Pyrotechnical illuminating composition - Google Patents
Pyrotechnical illuminating composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552551C9 RU2552551C9 RU2014103744/05A RU2014103744A RU2552551C9 RU 2552551 C9 RU2552551 C9 RU 2552551C9 RU 2014103744/05 A RU2014103744/05 A RU 2014103744/05A RU 2014103744 A RU2014103744 A RU 2014103744A RU 2552551 C9 RU2552551 C9 RU 2552551C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- pyrotechnic
- lighting
- magnesium powder
- charges
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к осветительным составам, включающим нитраты щелочных и щелочноземельных металлов и металлическое горючее.The invention relates to pyrotechnics, and more particularly to lighting compositions, including nitrates of alkali and alkaline earth metals and metallic fuel.
Уровень данной области техники характеризует пиротехнический осветительный состав, описанный в учебнике Шидловского А.А. Основы пиротехники, М., «Машиностроение», 1973, с. 149, состав №14, который содержит (мас. %):The level of this technical field is characterized by the pyrotechnic lighting composition described in the textbook by A. Shidlovsky Fundamentals of pyrotechnics, M., "Engineering", 1973, p. 149, composition No. 14, which contains (wt.%):
48 нитрата бария (окислитель);48 barium nitrate (oxidizing agent);
45 магниевого порошка (металлическое горючее);45 magnesium powder (metallic fuel);
7 технологическое связующее.7 technological binder.
Недостатком известного пиротехнического осветительного состава является невысокая сила света, что делает его непригодным для применения в современных образцах пиротехнических средств для освещения больших территорий.A disadvantage of the known pyrotechnic lighting composition is the low light intensity, which makes it unsuitable for use in modern pyrotechnic samples for lighting large areas.
Более совершенным является пиротехнический осветительный состав, описанный в источнике USA J.B. Ledgard "The Preparatory Manual of Black Pyrotechnics, First Edittion, 2006 г. (состав 05-05-024A), который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.More advanced is the pyrotechnic lighting composition described in the source USA J.B. Ledgard "The Preparatory Manual of Black Pyrotechnics, First Edittion, 2006 (composition 05-05-024A), which, according to the technical nature and the number of matching features, was chosen as the closest analogue to the proposed composition.
Известный пиротехнический состав содержит порошок магния, нитрат натрия и технологическую добавку - эпоксидную смолу, при следующем соотношении компонентов (мас. %):Known pyrotechnic composition contains magnesium powder, sodium nitrate and a technological additive - epoxy resin, in the following ratio of components (wt.%):
Этот состав обладает рядом достоинств: при его сгорании достигается высокая сила света излучения пламени; за счет использования в рецептуре отверждаемой эпоксидной смолы состав имеет высокие прочностные характеристики спрессованных из него зарядов, испытывающих большие ударные нагрузки при выстреле.This composition has several advantages: when it is burned, a high light intensity of the radiation of the flame is achieved; Due to the use of a curable epoxy in the formulation, the composition has high strength characteristics of charges compressed from it, which experience large shock loads when fired.
Недостатком известного пиротехнического осветительного состава является низкая технологичность из-за малого жизненного цикла с момента приготовления композиции до ее формования в изделия, что определяется временем полимеризации эпоксидной смолы.A disadvantage of the known pyrotechnic lighting composition is the low processability due to the short life cycle from the moment the composition is prepared until it is molded into products, which is determined by the polymerization time of the epoxy resin.
Полимеризованная эпоксидная смола (связующее) является термически нестойкой, что определят низкую устойчивость известной композиции к воздействию повышенных температур, развивающихся при длительном горении заряда из нее, а также при аэродинамическом нагреве артиллерийских осветительных снарядов, снаряженных этим составом.The polymerized epoxy resin (binder) is thermally unstable, which will determine the low resistance of the known composition to the effects of elevated temperatures developing during prolonged burning of the charge from it, as well as during aerodynamic heating of artillery lighting shells equipped with this composition.
Пиротехнический состав по прототипу обладает высокой скоростью горения, что ограничивает его применимость в осветительных пиротехнических изделиях, требуемая скорость горения заряда в которых не должна превышать 2,5 мм/с.The pyrotechnic composition of the prototype has a high burning rate, which limits its applicability in lighting pyrotechnic products, the required charge burning rate in which should not exceed 2.5 mm / s.
Кроме того, этот состав обеспечивает низкий уровень светоотдачи, характеризуемой удельной светосуммой ниже 45000 кд·с/г, что недостаточно для продолжительного освещения больших площадей.In addition, this composition provides a low level of light output, characterized by a specific light sum below 45,000 cd · s / g, which is not enough for continuous lighting of large areas.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение области использования пиротехнического осветительного состава и технологических возможностей его применения, при повышении функциональной надежности зарядов из него.The technical problem to which the present invention is directed is to expand the field of use of the pyrotechnic lighting composition and the technological possibilities of its application, while increasing the functional reliability of charges from it.
Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический осветительный состав, содержащий магниевый порошок, нитрат натрия и технологическую добавку, активирующую горение - фторкаучук, согласно изобретению, дополнительно содержит фторопласт, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The required technical result is achieved in that the known pyrotechnic lighting composition containing magnesium powder, sodium nitrate and a technological additive that activates combustion - fluororubber, according to the invention, additionally contains fluoroplastic, in the following ratio of components, wt. %:
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышенную термическую и механическую стойкость спрессованным из состава по изобретению зарядов, горение которых характеризуется значительным увеличением излучающей способности пламени в видимом диапазоне частот при низкой скорости горения.Distinctive features of the proposed technical solution provided increased thermal and mechanical resistance of the charges compressed from the composition according to the invention, the combustion of which is characterized by a significant increase in the emissivity of the flame in the visible frequency range at a low burning rate.
Термическая основа пиротехнического состава сбалансирована по окислительному балансу, обеспечивая оптимальное массовое соотношение кислородвыделяющего окислителя, фторсодержащих органических соединений и металлического горючего порошка для достижения высоких светотехнических характеристик при горении заряда, которое сопровождаются термодеструкцией фторсодержащих компонентов с генерированием частиц, излучающих в видимой области спектра (0,45-0,76 мкм).The thermal base of the pyrotechnic composition is balanced in terms of oxidative balance, providing the optimal mass ratio of oxygen-releasing oxidizing agent, fluorine-containing organic compounds and metal combustible powder to achieve high light-technical characteristics during charge burning, which is accompanied by thermal decomposition of fluorine-containing components with the generation of particles emitting in the visible spectrum (0.45 -0.76 μm).
При горении состава происходит разложение нитрата натрия и фторорганических компонентов и окисление металлического горючего - магниевого порошка, в результате чего в пламя выделяются частицы, излучающие в видимой области спектра в виде атомов Na, молекул MgO, MgF2 и раскаленных частиц углерода.When the composition is burned, sodium nitrate and organofluorine components decompose and the metal fuel is oxidized - magnesium powder, as a result of which particles emitting in the visible spectrum in the form of Na atoms, MgO, MgF 2 molecules and hot carbon particles are released into the flame.
При содержании в пиротехническом осветительном составе порошка магния меньше 55 мас. % сила света неудовлетворительна из-за снижения температуры горения.When the content in the pyrotechnic lighting composition of magnesium powder is less than 55 wt. % luminous intensity unsatisfactory due to lower combustion temperature.
При содержании в пиротехническом осветительном составе порошка магния больше 66 мас. % снижается количество активно излучающих компонентов требуемой дисперсности и повышается скорость горения заряда.When the content in the pyrotechnic lighting composition of magnesium powder is more than 66 wt. % decreases the number of actively emitting components of the required dispersion and increases the rate of combustion of the charge.
При содержании в пиротехническом осветительном составе нитрата натрия меньше 20 мас. % не обеспечивается требуемые спектральные характеристики пламени.When the content in the pyrotechnic lighting composition of sodium nitrate is less than 20 wt. % the required spectral characteristics of the flame are not provided.
Содержание в пиротехническом осветительном составе нитрата натрия больше 30 мас. % является балластным и снижает долю излучающих компонентов, что ухудшает показатели назначения.The content in the pyrotechnic lighting composition of sodium nitrate is more than 30 wt. % is ballast and reduces the proportion of radiating components, which affects the performance indicators.
Меньшее минимального содержания в составе магниевого порошка и большее максимального содержания нитрата натрия приводит к резкому падению силы света пламени, так же к нестабильному горению уплотненного из него заряда, который трудно воспламеняется.A lower minimum content in the composition of magnesium powder and a higher maximum content of sodium nitrate leads to a sharp drop in the light intensity of the flame, as well as to unstable combustion of the charge compacted from it, which is difficult to ignite.
При содержании в пиротехническом составе магниевого порошка больше максимального и нитрата натрия меньше минимального приводит к резкому повышению скорости горения состава при незначительном росте силы света.When the content of magnesium powder in the pyrotechnic composition is greater than the maximum and sodium nitrate is less than the minimum, it leads to a sharp increase in the burning rate of the composition with a slight increase in light intensity.
При горении термической основы предложенного состава в присутствии фторсодержащих органических полимерных компонентов образуются высокодисперсные частицы, повышающие светотехнические характеристики функциональных зарядов.When burning the thermal base of the proposed composition in the presence of fluorine-containing organic polymer components, highly dispersed particles are formed that increase the lighting characteristics of functional charges.
Фторопласт - дополнительный окисляющий компонент, который при горении смеси разлагается, выделяя частицы пироуглерода, а также взаимодействует с магнием, образуя частицы MgF2, тем самым повышая световые характеристики состава и показатели назначения зарядов из него.Fluorine plastic is an additional oxidizing component that decomposes when the mixture is burned, releasing pyrocarbon particles, and also interacts with magnesium to form MgF 2 particles, thereby increasing the light characteristics of the composition and the charge assignment indices from it.
При содержании в пиротехническом осветительном составе фторопласта меньше 8 мас. % повышается скорость горения состава, но не приводит к повышению светотехнических характеристик.When the content in the pyrotechnic lighting composition of the fluoroplastic is less than 8 wt. % increases the burning rate of the composition, but does not lead to an increase in lighting performance.
Содержание в пиротехническом осветительном составе фторопласта больше 14 мас. % приводит к дополнительным затратам энергии на его разложение без заметной активации горения термической основы, что, в свою очередь, ухудшает показатели светотехнических характеристик.The content in the pyrotechnic lighting composition of the fluoroplastic is more than 14 wt. % leads to additional energy costs for its decomposition without noticeable activation of the combustion of the thermal base, which, in turn, affects the performance of lighting characteristics.
Фторкаучук - искусственный каучук, содержащий 52% фтора и 25% хлора, используется в виде 10%-ного раствора в ацетоне - смолы марки СКФ-32, в качестве технологической добавки, которая повышает механическую прочность и физико-механическую стабильность зарядов из предложенного состава.Fluororubber - artificial rubber containing 52% fluorine and 25% chlorine, is used in the form of a 10% solution in acetone - resin brand SKF-32, as a technological additive, which increases the mechanical strength and physico-mechanical stability of the charges from the proposed composition.
Фторкаучук при смешивании обеспечивает капсюлирование порошинок магния, предотвращая его взаимодействие с кислородом воздуха.When mixed, fluororubber provides capsulation of magnesium powders, preventing its interaction with atmospheric oxygen.
При использовании в пиротехническом осветительном составе фторкаучука меньше 1 мас. % не исключается пыление во время смешивания компонентов, что взрывонебезопасно; а из-за неравномерного распределения компонентов затруднено объемное дозирование смеси на операции прессования, необходимое в серийном производстве. Уменьшенное содержание фторкаучука снижает прочностные характеристики запрессовок зарядов.When used in the pyrotechnic lighting composition of fluororubber less than 1 wt. % dusting during mixing of the components is not excluded, which is explosion-proof; and due to the uneven distribution of components, volumetric dosing of the mixture for pressing operations required in serial production is difficult. The reduced content of fluorine rubber reduces the strength characteristics of the press-fit charges.
При использовании в пиротехническом осветительном составе фторкаучука больше 6 мас. % резко увеличивается время сушки смеси, что нетехнологично, при этом снижается энергетика смеси, что приводит к значительному падению силы света.When used in the pyrotechnic lighting composition of fluororubber more than 6 wt. % drastically increases the drying time of the mixture, which is not technologically advanced, while the energy of the mixture decreases, which leads to a significant decrease in light intensity.
Высокая термостойкость фторорганических компонентов предложенного пиротехнического состава обеспечивает нечувствительность зарядов из него к аэродинамическому нагреву до температуры 150°С и устойчивость к механическим нагрузкам, что допускает использование композиции в качестве функционального снаряжения артиллерийских боеприпасов.The high temperature resistance of the organofluorine components of the proposed pyrotechnic composition ensures insensitivity of charges from it to aerodynamic heating to a temperature of 150 ° C and resistance to mechanical loads, which allows the use of the composition as a functional equipment for artillery ammunition.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve a novelty of quality that is not inherent in signs of disunity, that is, the technical task posed is not solved by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.
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 пиротехнического осветительного состава на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии условиям 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 industrial serial production of pyrotechnic lighting composition in an existing production, we can conclude that the conditions patentability.
Приготавливается предложенный осветительный состав по принятой технологии пиротехнического производства смешиванием компонентов в промышленном смесителе.The proposed lighting composition is prepared according to the adopted technology of pyrotechnic production by mixing the components in an industrial mixer.
В смеситель загружают 60,5±5,5 мас. % магниевого порошка (марки МПФ-1) и 10%-ный раствор фторкаучука (3,5±2,5 мас. %) в ацетоне, после чего перемешивают в течение 5-10 минут, в результате чего порошок магния покрывается тонкой пленкой связующего.60.5 ± 5.5 wt. % magnesium powder (grade MPF-1) and a 10% solution of fluororubber (3.5 ± 2.5 wt.%) in acetone, after which it is mixed for 5-10 minutes, as a result of which the magnesium powder is coated with a thin film of a binder .
Затем в смеситель добавляют 25±5 мас. % нитрата натрия и фторопласт количеством 11±3 мас. %, после чего перемешивают в течение 10-20 минут для достижения равномерного распределения компонентов в объеме смеси.Then 25 ± 5 wt. % sodium nitrate and fluoroplastic amount of 11 ± 3 wt. %, after which they are mixed for 10-20 minutes to achieve uniform distribution of components in the volume of the mixture.
Полученный состав провяливают не менее 1 часа и затем гранулируют на грануляторе.The resulting composition is dried for at least 1 hour and then granulated on a granulator.
Далее приготовленный гранулят сушат на лотках до содержания летучих не выше 0,3%.Next, the prepared granulate is dried on trays until the volatile content is not higher than 0.3%.
Полученный сыпучий пиротехнический материал, который автоматически объемно дозируется, направляют на уплотнение в заряды прессованием с относительно низким давлением 100-300 кгс/см2.The obtained bulk pyrotechnic material, which is automatically volumetric dosed, is sent to the compaction into charges by pressing with a relatively low pressure of 100-300 kgf / cm 2 .
Оптимальный количественный состав предложенной смеси компонентов осветительного пиротехнического состава был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен испытаниями опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения уровня показателей назначения: в пределах диапазона содержания компонентов, на его границах и за границами оптимизированных диапазонов.The optimal quantitative composition of the proposed mixture of components of the lighting pyrotechnic composition was calculated according to the mathematical model of the experimental design and verified by testing prototypes of charges made with different mass ratios of components to determine the level of destination indicators: within the range of components, at its borders and outside the optimized ranges.
Характерные составы, испытанные в структуре зарядов снаряжения артиллерийских боеприпасов, приведены в Таблице 1.Typical compositions tested in the structure of the charges of the equipment of artillery ammunition are shown in Table 1.
Состав 1 характеризуется высокой скоростью горения при неудовлетворительных показателях по силе света, смесь нетехнологична в приготовлении и переработке в заряды из-за длительной сушки.Composition 1 is characterized by a high burning rate with unsatisfactory indicators of light intensity, the mixture is not technologically advanced in preparation and processing into charges due to prolonged drying.
Состав 5 при испытании показал нестабильный характер горения, светотехника понижена; заряды из этого состава имеют низкую механическую прочность.Composition 5 during the test showed an unstable nature of combustion, lighting technology is lowered; charges from this composition have low mechanical strength.
Результаты сопоставительных испытаний составов по изобретению и ближайшему аналогу (прототипу) приведены в Таблице 2.The results of comparative tests of the compositions according to the invention and the closest analogue (prototype) are shown in Table 2.
Из Таблицы 2 следует, что образцы зарядов из предложенного пиротехнического состава показали полную пригодность к требуемым условиям изготовления и переработки его в изделия, которые обеспечивают достижение показателей назначения.From Table 2 it follows that the charge samples from the proposed pyrotechnic composition showed full suitability for the required conditions for the manufacture and processing of it into products that ensure the achievement of destination indicators.
Полученные результаты опытной проверки технического решения по изобретению позволяют рекомендовать предложенный пиротехнический состав для практического снаряжения изделий осветительного назначения больших поверхностей и длительного времени действия.The obtained results of the experimental verification of the technical solution according to the invention allow us to recommend the proposed pyrotechnic composition for practical equipment of lighting products with large surfaces and a long duration of action.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103744/05A RU2552551C9 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Pyrotechnical illuminating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103744/05A RU2552551C9 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Pyrotechnical illuminating composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2552551C1 RU2552551C1 (en) | 2015-06-10 |
| RU2552551C9 true RU2552551C9 (en) | 2016-12-27 |
Family
ID=53294976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014103744/05A RU2552551C9 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Pyrotechnical illuminating composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552551C9 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722030C1 (en) * | 2019-09-06 | 2020-05-26 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Energy-intensive reaction composition of multifunctional action |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1084944A (en) * | 1964-01-29 | 1967-09-27 | Bofors Ab | Illuminating composition |
| US3411963A (en) * | 1967-07-31 | 1968-11-19 | Navy Usa | Illuminating flare composition composed of magnesium, sodium nitrate, and an epoxy resin-polyglycol resin binder |
| US5144906A (en) * | 1990-04-27 | 1992-09-08 | Piepenbrock Pyrotechnik Gmbh | Sea marker |
| RU96231U1 (en) * | 2010-03-15 | 2010-07-20 | ФГУП "Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева" | TORCH FOR LIGHT AMMUNITION |
| RO123536B1 (en) * | 2007-04-23 | 2013-05-30 | Electromecanica Ploieşti S.A. | Pyrotechnic composition |
-
2014
- 2014-02-05 RU RU2014103744/05A patent/RU2552551C9/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1084944A (en) * | 1964-01-29 | 1967-09-27 | Bofors Ab | Illuminating composition |
| US3411963A (en) * | 1967-07-31 | 1968-11-19 | Navy Usa | Illuminating flare composition composed of magnesium, sodium nitrate, and an epoxy resin-polyglycol resin binder |
| US5144906A (en) * | 1990-04-27 | 1992-09-08 | Piepenbrock Pyrotechnik Gmbh | Sea marker |
| RO123536B1 (en) * | 2007-04-23 | 2013-05-30 | Electromecanica Ploieşti S.A. | Pyrotechnic composition |
| RU96231U1 (en) * | 2010-03-15 | 2010-07-20 | ФГУП "Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева" | TORCH FOR LIGHT AMMUNITION |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШИДЛОВСКИЙ А.А. ОСНОВЫ ПИРОТЕХНИКИ, М., МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1973, с.149. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722030C1 (en) * | 2019-09-06 | 2020-05-26 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Energy-intensive reaction composition of multifunctional action |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2552551C1 (en) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8784584B2 (en) | Perchlorate-free yellow signal flare composition | |
| RU96231U1 (en) | TORCH FOR LIGHT AMMUNITION | |
| RU2552551C9 (en) | Pyrotechnical illuminating composition | |
| Sadek et al. | Spectrally adapted red flare tracers with superior spectral performance | |
| RU2462443C1 (en) | Pyrotechnic composition of white signal light | |
| RU2331619C1 (en) | Pyrotechnic composition of white flame with periodical flame flares in combustion | |
| RU2369591C9 (en) | Aerosol-forming pyrotechnic composition | |
| Sabatini et al. | Brighter‐and longer‐burning barium‐free illuminants for military and civilian pyrotechnics | |
| RU2528257C1 (en) | Pyrotechnic signal composition | |
| RU2710186C1 (en) | Pyrotechnic spark-force compound of yellow fire | |
| RU2664913C1 (en) | Pyrotechnic signal composition | |
| RU2549865C1 (en) | Pyrotechnic composition of colour of fire | |
| US2899291A (en) | heiskell | |
| RU2369590C1 (en) | Pyrotechnic composition of colour smoke | |
| RU2545291C1 (en) | Pyrotechnic illuminating charge | |
| RU2369592C1 (en) | Pyrotechnic composition for formation of smoke masking curtain | |
| CN107628918B (en) | Environment-friendly and low-toxicity bright pearl material of green of one kind and its preparation method and application | |
| RU2710190C1 (en) | Pyrotechnical composition of yellow fire | |
| RU2550390C1 (en) | Spark-forcing compound for red fireworks | |
| RU2542314C1 (en) | Spark-force composition of green fire for fireworks | |
| RU2484076C2 (en) | Pyrotechnical ignition-blow-out and ignition-rupture composition | |
| RU2525419C1 (en) | Pyrotechnic composition of green fire | |
| RU2719009C1 (en) | Pyrotechnic composition of green fire | |
| RU2607408C1 (en) | Aerosol-forming pyrotechnic composition | |
| RU2611872C2 (en) | Illuminating pyrotechnic composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| TH4A | Reissue of patent specification |