RU2566778C1

RU2566778C1 - Ignition pyrotechnical composition

Info

Publication number: RU2566778C1
Application number: RU2014127547/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Алексей Иванович Сидоров; Вячеслав Валентинович Емельянов; Ильнур Абдуллович Абдуллин; Николай Егорович Тимофеев
Original assignee: Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева"
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2015-10-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to pyrotechnics, namely to ignition pyrotechnical compositions, which initiate ignition and combustion of functional equipment. Ignition pyrotechnical composition includes, in wt %: potassium chlorate as oxidant 37-43, as fuel thiuram D as fuel 29-31 and thiourea 2-28 and aerosol or graphite as technological additive 2-4.

EFFECT: invention considerably increases reliability and efficiency of ignition of basic charge, ensuring technological effectiveness of industrial production of composition and charges from it.

1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно, к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения, которые включают соли щелочных металлов галогенкислородных кислот, преимущественно хлорат, перхлорат.The invention relates to pyrotechnics, and more specifically, to igniter pyrotechnic compositions initiating ignition and burning of functional equipment, which include alkali metal salts of halogenated acids, mainly chlorate, perchlorate.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический воспламенительный состав по патенту RU 2501776 С1, C06B 29/02, C06B 33/06, 2012 г., который включает перхлорат калия в качестве кислородсодержащего окислителя, в качестве металлического горючего - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, дициандиамид и фторкаучук, при следующем соотношении компонентов (мас.%):The level of this technical field is characterized by the pyrotechnic igniter composition according to patent RU 2501776 C1, C06B 29/02, C06B 33/06, 2012, which includes potassium perchlorate as an oxygen-containing oxidizing agent, as a metal fuel - aluminum powder or aluminum-magnesium alloy powder , dicyandiamide and fluororubber, in the following ratio of components (wt.%):

перхлорат калияpotassium perchlorate 53-5853-58 металлическое горючееmetal fuel 32-3832-38 дициандиамидdicyandiamide 4-74-7 фторкаучукfluororubber 3-53-5

Этот состав получают в форме виброуплотненных гранул размером 1-3 мм, обеспечивающих необходимую упаковку гранул в объеме изделия при снаряжении без слипания гранул при насыпании, и формирование пористой структуры газопроницаемого слоя.This composition is obtained in the form of vibro-compacted granules 1-3 mm in size, providing the necessary packing of granules in the product volume when equipped without sticking granules when pouring, and the formation of a porous structure of a gas-permeable layer.

Заряд из такого состава дополнительно к воспламенительному действию при формировании высокотемпературного факела также способен выполнять разрывное действие за счет динамичного генерирования большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объеме боеприпаса.A charge from such a composition, in addition to the igniting effect during the formation of a high-temperature torch, is also capable of performing a discontinuous action due to the dynamic generation of a large number of gaseous combustion products in an enclosed ammunition volume.

При этом пиротехнический состав технологически безопасен за счет флегматизирующего действия фторкаучука, воспламеняется и горит в объеме от любого инициирующего импульса тепловой энергии.At the same time, the pyrotechnic composition is technologically safe due to the phlegmatizing effect of fluororubber, it ignites and burns in volume from any initiating pulse of thermal energy.

Введение в пиротехнический состав порошкообразного дициандиамида обеспечило технологическую безопасность перемешивания компонентов в смесителе, а при горении состава - обильное газовыделение, скачком повышающее давление в замкнутом локальном объеме боеприпаса, развивая метательный или разрывной импульс, то есть формирует совмещение функций: по созданию воспламенительного форса, передаваемого на основное снаряжение, и генерированию газообразного импульса давления.The introduction of powdered dicyandiamide into the pyrotechnic composition ensured the technological safety of mixing the components in the mixer, and when the composition was burned, plentiful gas evolution, abruptly increasing the pressure in the closed local volume of the munition, developing a propellant or explosive impulse, that is, forms a combination of functions: to create an ignition force transmitted to basic equipment, and generating a gaseous pressure pulse.

Перхлорат калия в совокупности с алюминиевым порошком или порошком алюминиево-магниевого сплава образует термическую основу пиротехнического состава в сбалансированном реакционном соотношении по кислороду.Potassium perchlorate in combination with aluminum powder or aluminum-magnesium alloy powder forms the thermal basis of the pyrotechnic composition in a balanced oxygen reaction ratio.

Однако продолжением достоинств описанного воспламенительного состава является присущий недостаток - высокая температура, обусловленная горением распределенного в объеме металлического порошка, которая сильно влияет на функционирование основного заряда.However, a continuation of the advantages of the described igniter composition is an inherent disadvantage - high temperature due to the burning of metal powder distributed in the volume, which greatly affects the functioning of the main charge.

В качестве низкотемпературного безметалльного воспламенительного состава широко используется дымный ружейный порох, включающий 75 мас.% нитрата калия (окислитель), 10 мас.% древесного угля - искрообразователя и 15 мас.% серы (в качестве горючего и технологической добавки) (см. учебник: А.А. Шидловский. Основы пиротехники. М.: Машиностроение, 1973, с. 66, таблица 6.2), который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному воспламенительному составу.Smoke gun powder is widely used as a low-temperature non-metal igniter composition, including 75 wt.% Potassium nitrate (oxidizing agent), 10 wt.% Charcoal - spark-forming agent and 15 wt.% Sulfur (as a fuel and technological additive) (see the textbook: A. A. Shidlovsky, Fundamentals of Pyrotechnics, Moscow: Mashinostroenie, 1973, p. 66, table 6.2), which, according to its technical nature and the number of matching features, was chosen as the closest analogue to the proposed ignition composition.

Выбранный прототип имеет классическую рецептуру пиротехнического состава - 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 prototype has the classic formulation of the pyrotechnic composition - smoky gunpowder, which has found wide practical application as a heat-sensitive initial source of ignition of the fire pyro-powder chain, initiating slow-motion, amplifying, high-explosive, etc. ammunition charges, as well as for the manufacture of ignition charges in fireworks.

Недостатком известного воспламенительного пиротехнического состава является относительно ограниченное применение из-за искрения древесного угля и горения серы с образованием открытого пламени, негативно воздействующих на функционирование основного заряда изделия. При этом сера несовместима с разлагаемым при относительно низкой температуре хлоратом калия, так как возможны вспышки и взрыв.A disadvantage of the known igniter pyrotechnic composition is the relatively limited use due to arcing of charcoal and combustion of sulfur with the formation of an open flame, which negatively affects the functioning of the main charge of the product. In this case, sulfur is incompatible with potassium chlorate that decomposes at a relatively low temperature, since flashes and an explosion are possible.

Кроме того, известный пиротехнический состав не прессуется в воспламенительные заряды и пылит при смешивании компонентов, что небезопасно в производстве.In addition, the known pyrotechnic composition is not pressed into ignition charges and dusts when components are mixed, which is unsafe in production.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение технологичности воспламенительного состава повышенной эффективности действия по назначению.The technical problem to which the present invention is directed is to improve the manufacturability of the igniter composition of increased effectiveness for the intended purpose.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный воспламенительный пиротехнический состав, включающий окислитель, горючее и технологическую добавку, согласно изобретению содержит в качестве окислителя хлорат калия, в качестве горючего тиурам Д и тиомочевину, а в качестве технологической добавки - аэросил или графит при следующем соотношении компонентов, мас. %:The required technical result is achieved by the fact that the known igniter pyrotechnic composition, including an oxidizing agent, fuel and technological additive, according to the invention contains potassium chlorate as an oxidizing agent, D thiourea as a fuel, and aerosil or graphite as a technological additive in the following ratio of components wt. %:

хлорат калияpotassium chlorate 37-4337-43 тиурам Дtiuram D 29-3129-31 тиомочевинаthiourea 26-2826-28 аэросил/графитaerosil / graphite 2-42-4

Отличительные признаки предложенного технического решения значительно повысили надежность и эффективность воспламенения основного заряда, обеспечив технологичность промышленного изготовления состава и заряда из него.Distinctive features of the proposed technical solution significantly increased the reliability and efficiency of ignition of the main charge, ensuring the manufacturability of industrial production of the composition and charge from it.

Тиурам Д и тиомочевина в предложенном составе выполняют функции органического горючего, массовое содержание которых оптимизировано с массовой долей хлората калия в диапазоне 37-43 мас. % для стабильного горения термической основы с повышенными скоростью и температурой.Thiuram D and thiourea in the proposed composition perform the functions of organic fuel, the mass content of which is optimized with a mass fraction of potassium chlorate in the range of 37-43 wt. % for stable combustion of the thermal substrate with increased speed and temperature.

Сочетание серосодержащих органических горючих способствует диспергированию всех компонентов при горении состава без образования раскаленных шлаков, предотвращая тем самым искрения продуктов горения.The combination of sulfur-containing organic fuels contributes to the dispersion of all components during the combustion of the composition without the formation of hot slags, thereby preventing sparking of the combustion products.

Газообразующий тиурам Д (ГОСТ 740-76) стабилизирует горение воспламенительного состава, как менее термостойкий компонент разлагается при более низкой температуре.The gas-forming tiuram D (GOST 740-76) stabilizes the combustion of the igniter composition, as the less heat-resistant component decomposes at a lower temperature.

Серосодержащая тиомочевина (ГОСТ 6344-73) служит в составе в качестве активатора горения термической основы и газообразователя.Sulfur-containing thiourea (GOST 6344-73) serves as a combustion activator of the thermal base and blowing agent.

При введении в пиротехнический состав тиомочевины меньше 26 мас. %, а тиурама Д меньше 29 мас. % возможно пламенное горение, негативно влияющее на функционирование основного заряда.When introduced into the pyrotechnic composition of thiourea is less than 26 wt. %, and thiuram D less than 29 wt. % flame burning is possible, which negatively affects the functioning of the main charge.

При содержании в воспламенительном пиротехническом составе тиомочевины больше 28 мас. %, а тиурама Д больше 31 мас. % скорость горения воспламенительного заряда замедляется и ухудшается воспламенительное действие состава.When the content in the igniter pyrotechnic composition of thiourea is more than 28 wt. %, and tiurama D more than 31 wt. % the rate of combustion of the igniter charge slows down and the igniter effect of the composition worsens.

Графит или аэросил (технологическая добавка) в пиротехническом составе по изобретению улучшает прессуемость, снижая пористость уплотненного заряда, который стабильно горит в присутствии тиурама Д.Graphite or aerosil (technological additive) in the pyrotechnic composition according to the invention improves compressibility, reducing the porosity of the compacted charge, which stably burns in the presence of thiuram D.

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.

Количественное соотношение компонентов предложенного воспламенительного 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 igniter pyrotechnic composition was calculated according to the mathematical model of the planning of the experiment and was confirmed by the results of experimental testing.

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 of the invention are presented in the Table.

Результаты испытаний зарядов из предложенной рецептуры показали, что составы 2-4 гарантированно обеспечивают заданные параметры показателей основного назначения и пригодны для приготовления и переработки в серийном производстве.The test results of the charges from the proposed formulation showed that compositions 2-4 are guaranteed to provide the specified parameters of the basic purpose indicators and are suitable for preparation and processing in serial production.

Состав 1 характеризуется нестабильным горением, сопровождающимся вспышками пламени.Composition 1 is characterized by unstable combustion, accompanied by flashes of flame.

Состав 5 нетехнологичен из-за недостатка технологической добавки и повышенного содержания бертолетовой соли (хлората калия), определяющего опасность воспламенения и взрыва на серийном производстве.Composition 5 is not technologically advanced due to the lack of technological additives and the high content of bertholite salt (potassium chlorate), which determines the danger of ignition and explosion in serial production.

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 загружают мерное количество порошкообразных компонентов (мас.%): 40±3 хлората калия, 30±1 тиурама Д, 3±1 аэросила или графита пиротехнического, которые в течение 7-10 минут перемешивают.A measured amount of powdered components (wt.%) Is loaded into the mixer: 40 ± 3 potassium chlorate, 30 ± 1 thiuram D, 3 ± 1 aerosil or pyrotechnic graphite, which are mixed for 7-10 minutes.

Затем добавляют 27±1 мас.% тиомочевины, после чего компоненты перемешивают в течение 10-15 минут для равномерного их распределения в объеме.Then add 27 ± 1 wt.% Thiourea, after which the components are mixed for 10-15 minutes for their uniform distribution in volume.

Из полученной пластифицированной смеси прессованием формируют функциональные заряды, характеризующиеся высокой чувствительностью к импульсу тепловой энергии и стабильным горением в заданном режиме.Functional charges are formed from the obtained plasticized mixture by compression, which are characterized by high sensitivity to a pulse of thermal energy and stable combustion in a given mode.

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

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.Comparison of the proposed technical solution with the closest prior art analogues did not reveal an identical match of the totality of the essential features of the invention.

Предложенные отличия воспламенительного состава не являются очевидными для специалиста по пиротехнике, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.The proposed differences in the ignition composition are not obvious to a specialist in pyrotechnics, which do not directly follow from the statement of the technical problem.

Изготовление воспламенительного состава из предложенной совокупности компонентов в их массовом соотношении возможно осуществлять на действующем пиротехническом производстве.The manufacture of an igniter composition from the proposed combination of components in their mass ratio can be carried out at the existing pyrotechnic production.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.From the foregoing, we can conclude that the invention meets the conditions of patentability.

Claims

Igniter pyrotechnic composition, including an oxidizing agent, fuel and technological additive, characterized in that it contains potassium chlorate as an oxidizing agent, D and thiourea as a fuel, and aerosil or graphite as a technological additive in the following ratio of components, wt. %:
potassium chlorate 37-43 tiuram D 29-31 thiourea 26-28 aerosil / graphite 2-4