RU2554634C1

RU2554634C1 - Priming pyrotechnical composition

Info

Publication number: RU2554634C1
Application number: RU2013157785/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Азат Шамилович Мингазов; Алексей Иванович Сидоров; Вячеслав Валентинович Емельянов
Original assignee: Акционерное общества "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева"
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-06-27

Abstract

FIELD: demolition works.

SUBSTANCE: priming pyrotechnical composition contains, wt %: potassium nitrate 62-70, thiocarbamide 4-6, a sparker - ferrosilicium 9-11, metal fuel - aluminium-magnesium alloy powder 9-11 and a binder - iditol 8-10.

EFFECT: composition is characterised by high efficiency of ignition of the main charge and provides incendiary action from the red-hot point sources distributed in combustion products, and detonation of arming.

1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения различных специзделий и боеприпасов, который содержит мелко раздробленный металл в комбинации с кислородвыделяющим веществом, не являющимся взрывчатым.The invention relates to pyrotechnics, and more particularly to igniter pyrotechnic compositions initiating ignition and burning of functional equipment of various special items and ammunition, which contains finely divided metal in combination with non-explosive oxygen-generating substance.

Уровень данной области техники характеризует дымный ружейный порох, включающий 75 мас. % нитрата калия (окислитель), 15 мас. % серы (в качестве горючего и технологической добавки) и 10 мас. Наиболее близкой по технической сущности является древесного угля искрообразователь (см. учебник А.А. Шидловского «Основы пиротехники», М., «Машиностроение», 1973, с. 66, табл. 6.2.).The level of this technical field is characterized by smoky gunpowder, including 75 wt. % potassium nitrate (oxidizing agent), 15 wt. % sulfur (as fuel and technological additives) and 10 wt. The closest in technical essence is a charcoal spark generator (see A. A. Shidlovsky’s textbook “Fundamentals of Pyrotechnics”, M., “Mechanical Engineering”, 1973, p. 66, table 6.2.).

Выбранный аналог имеет классическую рецептуру дымного ружейного пороха, который нашел широкое практическое применение в качестве чувствительного к тепловому импульсу начального источника воспламенения огневой пиропороховой цепи, инициирующего замедлительные, усилительные, фугасные и т.п. заряды боеприпасов, а также для изготовления воспламенительно-зажигательных зарядов в фейерверочных изделиях.The selected analogue has the classical formulation of smoky gunpowder, which has found wide practical application as a heat-sensitive initial source of ignition of the fire pyropohovo chain, which initiates delaying, amplifying, high-explosive, etc. ammunition charges, as well as for the manufacture of ignition charges in fireworks.

Однако существенным недостатком известного состава является относительно ограниченное применение из-за невозможности инициирования снаряжения боеприпасов и отсутствие сопутствующего зажигательного действия горючих материалов и веществ.However, a significant drawback of the known composition is the relatively limited use due to the impossibility of initiating ammunition equipment and the absence of the accompanying incendiary effect of combustible materials and substances.

Наиболее близким по технической сущности является воспламенительный пиротехнический состав, включающий, в мас. %: нитраткалия (калий азотнокислый) - 70, порошок алюминиево-магниевого сплава - 10, идитол (фенолформальдегидная смола) - 10 и искрообразователь - магниевый порошок - 10, железный порошок (сверх 100 мас. %) - 10, описанный в патенте на изобретение RU №2354634 С1, С06В 33/04, 10.05. 2009 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога - прототипа предложенного состава.The closest in technical essence is an igniter pyrotechnic composition, including, in wt. %: nitrate (potassium nitrate) - 70, aluminum-magnesium alloy powder - 10, iditol (phenol-formaldehyde resin) - 10 and spark-forming agent - magnesium powder - 10, iron powder (in excess of 100 wt.%) - 10, described in the patent for the invention RU No. 2354634 C1, C06B 33/04, 10.05. 2009, which by the number of matching features is selected as the closest analogue - the prototype of the proposed composition.

Недостатком указанного состава является узкая область использования, высокая себестоимость, незначительная функциональная надежность.The disadvantage of this composition is the narrow field of use, high cost, low functional reliability.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности действия по назначению и расширение технологических возможностей.The technical problem, the solution of which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the intended action and the expansion of technological capabilities.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный воспламенительный пиротехнический состав, содержащий нитрат калия, порошок алюминиево-магниевого сплава, искрообразователь и идитол, согласно изобретению включает тиомочевину, а в качестве искрообразователя содержит ферросилиций, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The required technical result is achieved by the fact that the known igniter pyrotechnic composition containing potassium nitrate, aluminum-magnesium alloy powder, a spark former and iditol, according to the invention includes thiourea, and contains ferrosilicon as a spark generator, in the following ratio of components, wt. %:

нитрат калияpotassium nitrate 62-7062-70 порошок алюминиево-магниевого сплаваaluminum-magnesium alloy powder 9-119-11 ферросилицийferrosilicon 9-119-11 тиомочевинаthiourea 4-64-6 идитолiditol 8-108-10

Отличительные признаки предложенного технического решения значительно повышают эффективность воспламенения основного заряда и обеспечивают зажигательное действие от раскаленных точечных источников, распределенных в продуктах горения, и детонации боевого снаряжения.Distinctive features of the proposed technical solution significantly increase the ignition efficiency of the main charge and provide incendiary effect from hot point sources distributed in the combustion products, and detonation of military equipment.

Введение в пиротехнический состав металлического горючего в виде порошка алюминиево-магниевого сплава повысило калорийность, температуру и скорость горения, что позволило использовать в качестве искрообразователя ферросилиций, содержащий мелкодисперсные частицы железа, раскаляющиеся при горении состава, образуя сноп искр, служащих точечными источниками тепловой энергии, обеспечивая воспламенительное и зажигательное действие основного заряда.The introduction of metallic fuel in the form of an aluminum-magnesium alloy powder into the pyrotechnic composition increased the calorific value, temperature, and burning rate, which made it possible to use ferrosilicon containing finely dispersed iron particles that burn during the composition burning as a spark generator, forming a sheaf of sparks that serve as point sources of thermal energy, providing igniter and incendiary effect of the main charge.

Нитрат калия в совокупности с порошком алюминиево-магниевого сплава (ПАМ) образует термическую основу пиротехнического состава в сбалансированном реакционном массовом соотношении по кислороду, чувствительную к импульсу тепловой энергии.Potassium nitrate in combination with aluminum-magnesium alloy (PAM) powder forms the thermal basis of the pyrotechnic composition in a balanced oxygen mass reaction ratio, which is sensitive to thermal energy momentum.

Структурно связанный в сплаве ПАМ алюминий имеет повышенную реакционную способность, так как не подвержен окислению кислородом воздуха, а магний, теряя излишнюю активность, увеличивает скорость горения воспламенительного состава, повышенной калорийности и удельного выхода газообразных продуктов его горения.Aluminum, structurally bonded in the PAM alloy, has increased reactivity, since it is not subject to oxidation by atmospheric oxygen, and magnesium, losing excessive activity, increases the combustion rate of the igniter composition, increased calorific value, and the specific yield of gaseous products of its combustion.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе порошка алюминиево-магниевого сплава меньше 9 мас. % резко падает скорость и температура горения, снижается газообразование как транспортирующее средство раскаленных твердых частиц, которые служат распределенными источниками воспламенения основного снаряжения. В результате этого не обеспечивается надежное воспламенение основного заряда и вырождается зажигательное действие воспламенительного состава.When the content in the igniter pyrotechnic composition of the powder of aluminum-magnesium alloy is less than 9 wt. %, the burning rate and temperature drops sharply, gas formation decreases as a transporting means of hot solid particles, which serve as distributed sources of ignition of the main equipment. As a result of this, reliable ignition of the main charge is not provided and the incendiary effect of the igniter composition degenerates.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе порошка алюминиево-магниевого сплава больше 11 мас. % неудовлетворительно целевое действие из-за недостаточной скорости горения, при которой ухудшаются условия диспергирования образующихся шлаков в аэродисперсном состоянии.When the content in the igniter pyrotechnic composition of the powder of aluminum-magnesium alloy is more than 11 wt. % unsatisfactory target effect due to insufficient burning rate, at which the dispersion conditions of the resulting slag in an aerodispersed state worsen.

Серосодержащая тиомочевина служит в составе в качестве активатора горения термической основы.Sulfur-containing thiourea serves as a combustion activator of the thermal base.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе тиомочевины меньше 4 мас. % из-за снижения скорости горения воспламенительное действие заметно ухудшается и отсутствует зажигательный эффект продуктов детонации основного заряда.When the content in the igniter pyrotechnic composition of thiourea is less than 4 wt. % due to a decrease in the burning rate, the ignition effect noticeably worsens and there is no incendiary effect of the detonation products of the main charge.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе тиомочевины больше 6 мас. % увеличивается токсичность продуктов горения из-за повышенного содержания SO₂ в аэродисперсном образовании.When the content in the igniter pyrotechnic composition of thiourea is more than 6 wt. % increases the toxicity of combustion products due to the increased content of SO ₂ in the aerodisperse formation.

Идитол в виде спиртового раствора служит технологическим связующим структурных порошковых компонентов пиротехнического состава, пригодного для формования зарядов прессованием, где выполняет функции каркасообразователя.Iditol in the form of an alcoholic solution serves as a technological binder of the structural powder components of a pyrotechnic composition suitable for forming charges by compression, where it performs the functions of a frame former.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе идитола меньше 8 мас. % нет устойчивой цементации для формования каркасности заряда, обеспечивающей его несущую прочность.When the content in the igniter pyrotechnic composition of iditol is less than 8 wt. % there is no stable cementation for forming the charge skeleton, providing its bearing strength.

Содержание в воспламенительном пиротехническом составе идитола больше 10 мас. % является балластом.The content in the igniter pyrotechnic composition of iditol is more than 10 wt. % is ballast.

Оптимизированное количественное содержание в составе идитола и тиомочевины в сочетании обеспечивает чувствительность к инициирующему импульсу тепловой энергии и дополнительно образует газовую фазу для выноса раскаленных твердых частиц.The optimized quantitative content in the composition of iditol and thiourea in combination provides sensitivity to the initiating impulse of thermal energy and additionally forms a gas phase for the removal of hot solids.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе ферросилиция меньше 9 мас. % образуется недостаточное количество искр для стабильного воспламенения основного заряда и зажигательного действия в месте функционирования боеприпаса.When the content in the igniter pyrotechnic composition of ferrosilicon is less than 9 wt. % insufficient number of sparks is formed for stable ignition of the main charge and incendiary effect at the place of functioning of the ammunition.

Содержание в воспламенительном пиротехническом составе ферросилиция больше 11 мас. % является избыточным, что снижает эффективность основного действия.The content in the igniter pyrotechnic composition of ferrosilicon is more than 11 wt. % is excessive, which reduces the effectiveness of the main action.

Диапазон массового содержания нитрата калия в пиротехническом составе оптимизирован для стабильного горения термической основы с повышенными скоростью и температурой.The range of the mass content of potassium nitrate in the pyrotechnic composition is optimized for stable combustion of the thermal substrate with increased speed and temperature.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей 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 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.

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 воспламенительного состава 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 clearly does not follow for a pyrotechnic specialist, showed that it is unknown, and taking into account the possibility of industrial serial production of an igniter composition, we can conclude that the patentability conditions are met.

Количественное соотношение компонентов предложенного осветительного пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки.The quantitative ratio of the components of the proposed lighting pyrotechnic composition was calculated by the mathematical model of the planning of the experiment and was confirmed by the results of the pilot test.

Характерные составы для испытаний, в которых компоненты содержатся в предложенных диапазонах массового соотношения, за пределами оптимизированных диапазонов и в границах количественного содержания компонентов по изобретению, представлены в таблице.Typical test compositions in which the components are contained in the proposed ranges of the mass ratio, outside the optimized ranges and within the quantitative content of the components according to the invention, are presented in the table.

Количественное содержание компонентов испытанных составовThe quantitative content of the components of the tested compounds КомпонентыComponents Содержание компонентов (мас. %) в составахThe content of components (wt.%) In the compositions 1one 22 33 4four 55 Нитрат калияPotassium nitrate 5959 6262 6666 7070 7575 ПАМPAM 1212 11eleven 1010 99 99 ФерросилицийFerrosilicon 1010 11eleven 1010 99 77 ТиомочевинаThiourea 88 66 55 4four 22 ИдитолIditol 11eleven 1010 99 88 77

Результаты испытаний зарядов из предложенной композиции показали, что составы 2-4 гарантированно обеспечивают заданные параметры показателей основного назначения, динамичного генерирования огненного форса с распределенными раскаленными частицами, при технологической безопасности состава, флегматизированного комплексным связующим, для приготовления и переработки в серийном производстве.The test results of the charges from the proposed composition showed that compositions 2-4 are guaranteed to provide the specified parameters of the basic purpose indicators, the dynamic generation of fire force with distributed hot particles, with technological safety of the composition, phlegmatized by a complex binder, for preparation and processing in serial production.

Состав 1 характеризуется нестабильным горением с пониженной скоростью, что сокращает объем генерируемых газов, которые имеют повышенную токсичность, что совокупно определяет непригодность для практического применения.Composition 1 is characterized by unstable combustion at a reduced rate, which reduces the volume of generated gases that have increased toxicity, which together determines the unsuitability for practical use.

Состав 5 нетехнологичен из-за разрушения заряда из него при ударной нагрузке выстрела, при этом воспламенение основного снаряжения боеприпаса нестабильное и гарантированно не обеспечивается зажигательное действие на месте его функционирования.The composition 5 is not technologically advanced due to the destruction of the charge from it during the shock load of the shot, while the ignition of the main ammunition equipment is unstable and is not guaranteed to provide incendiary effect at the place of its operation.

Изготавливают предложенный воспламенительный состав по принятой в пиротехнической отрасли технологии смешивания компонентов в любом промышленном смесителе.The proposed igniter composition is prepared according to the technology adopted in the pyrotechnic industry for mixing components in any industrial mixer.

В смеситель вносят мерное количество порошкообразных компонентов (мас. %): 66±4 нитрата калия, 10±1 порошка алюминиево-магниевого сплава марок ПАМ- и ПАМ-4, 10±1 ферросилиция ФС-75, которые в течение 7-10 минут перемешивают.A measured amount of powder components (wt.%) Is introduced into the mixer: 66 ± 4 potassium nitrate, 10 ± 1 powder of aluminum-magnesium alloy of the PAM- and PAM-4 grades, 10 ± 1 FS-75 ferrosilicon, which for 7-10 minutes mix.

Затем добавляют 5±1 мас. % тиомочевины и 9±1 идитола, после чего компоненты перемешивают в течение 10-15 минут для равномерного их распределения в объеме с образованием вяжущей пленки на поверхности порошковых частичек.Then add 5 ± 1 wt. % thiourea and 9 ± 1 iditol, after which the components are mixed for 10-15 minutes to evenly distribute them in the volume with the formation of an adhesive film on the surface of the powder particles.

Из полученной пластифицированной смеси прессованием формируют функциональные заряды, характеризующиеся высокой чувствительностью к импульсу тепловой энергии и динамичным генерированием при горении форса пламени с распределенными раскаленными твердыми частицами.Functional charges are formed from the obtained plasticized mixture by compression, which are characterized by high sensitivity to a thermal energy impulse and dynamic generation of a flame with distributed incandescent solid particles during combustion.

Пиротехнический состав по настоящему изобретению технологичен для серийного производства воспламенительных зарядов для поставки заказчикам.The pyrotechnic composition of the present invention is technologically advanced for mass production of igniter charges for delivery to customers.

Claims

Igniter pyrotechnic composition containing potassium nitrate, aluminum-magnesium alloy powder, spark-forming agent and iditol, characterized in that it includes thiourea, and contains spark-forming ferrosilicon in the following ratio of components, wt.%:
potassium nitrate 62-70 aluminum-magnesium alloy powder 9-11 ferrosilicon 9-11 thiourea 4-6 iditol 8-10