RU2803620C1

RU2803620C1 - Pyrotechnic cartridge for influencing clouds

Info

Publication number: RU2803620C1
Application number: RU2022108240A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Брыксин; Никита Геннадиевич Букин; Дмитрий Александрович Киселев; Петр Петрович Василенко; Владимир Владимирович Сигаев
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-09-18

Abstract

FIELD: pyrotechnics.

SUBSTANCE: pyrotechnic cartridge refers to a unitary cartridge designed to disperse gaseous products, and more specifically, to pyrotechnic devices that generate an aerosol to actively influence clouds and can be used in a weather service system to cause precipitation and prevent hail. A pyrotechnic cartridge for influencing clouds comprises a sleeve, an electrocapsule sleeve, an expelling charge, a wad or obturator with perforation and a pyroelement rolled by the side of the sleeve, comprising successively arranged layers of the main transition compositions and the igniter composition with a central conical recess. The pyroelement includes a layer of inert composition pressed to the layer of igniter composition with a central hole, the diameter of which is equal to the diameter of the base of the conical recess in the layer of igniter composition. The mass of the inert composition layer is in the range from 1.5 to 2.5 g at the ratio of the components of the composition in wt. %: solid phenol-formaldehyde resin, brand SF-0112 - 4.0-6.0; enriched natural chalk 38.0-42.0; aluminium powder brand PA-1 or PA-2 - 52.0-58.0; rectified ethyl alcohol from food raw materials - 4.0-6.0 over 100%; lubricating graphite grade P - 0.5-1.5 over 100%.

EFFECT: simplified design of the pyrotechnic cartridge, increased manufacturability of its manufacture and reduced cost while ensuring the safety of manufacture.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к унитарным патронам, предназначенным для рассеивания газообразных продуктов, а более конкретно, к пиротехническим средствам, генерирующим аэрозоль для активного воздействия на облака, и может быть использовано в системе гидрометеорологической службы для вызывания осадков и предотвращения градобития.The invention relates to unitary cartridges intended for dispersing gaseous products, and more specifically, to pyrotechnic means that generate an aerosol for active influence on clouds, and can be used in the hydrometeorological service system to cause precipitation and prevent hail.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический патрон для стимулирования осадков, описанный в патенте на изобретение RU 2105947, приоритет от 29.05.1996, F42B 4/02, который содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, вышибной заряд, дисковую перегородку с отверстиями и пироэлемент с льдообразующим составом и твердотопливным двигательным зарядом.The level of this field of technology is characterized by a pyrotechnic cartridge for stimulating precipitation, described in the patent for the invention RU 2105947, priority dated 05/29/1996, F42B 4/02, which contains a sleeve, an igniter capsule, an expelling charge, a disk partition with holes and a pyroelement with an ice-forming composition and solid propellant propellant charge.

Недостатком указанного пиротехнического патрона является низкая воспламеняющая способность заряда твердого топлива из-за:The disadvantage of this pyrotechnic cartridge is the low flammability of the solid fuel charge due to:

- двойного эжектирования газов вышибного заряда через дисковую перегородку с отверстиями и отверстия соплового блока стакана заряда твердого топлива;- double ejection of expelling charge gases through a disk partition with holes and holes in the nozzle block of the solid fuel charge cup;

- незначительного времени воздействия газов вышибного заряда на удаляющуюся поверхность заряда твердого топлива.- insignificant time of exposure of the expelling charge gases to the receding surface of the solid fuel charge.

Более эффективным по целевому действию является пиротехнический патрон по патенту на изобретение RU 2237853, приоритет от 27.11.2001, F42B 5/145, 12/46, который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве прототипа - наиболее близкого аналога предлагаемому патрону.More effective in terms of target action is the pyrotechnic cartridge according to the invention patent RU 2237853, priority dated November 27, 2001, F42B 5/145, 12/46, which, due to its technical essence and the number of matching features, was chosen as a prototype - the closest analogue to the proposed cartridge.

Известный пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, перфорированный обтюратор, генератор аэрозоля, в корпусе которого расположена функциональная шашка, опирающаяся на диафрагму.A well-known pyrotechnic cartridge for influencing clouds contains a sleeve, an electric capsule sleeve, an expelling charge, a perforated shutter, an aerosol generator, in the body of which there is a functional block resting on the diaphragm.

Особенностью генератора является то, что его воспламенительный заряд по торцу выполнен с воронкой, развивающей контактную поверхность, а генератор в гильзе фиксируется посредством закатки по кругу открытого торца гильзы на крышку с амортизирующей прокладкой.A special feature of the generator is that its ignition charge at the end is made with a funnel that develops a contact surface, and the generator in the sleeve is fixed by rolling the open end of the sleeve in a circle onto a cover with a shock-absorbing gasket.

Недостатком известного пиротехнического патрона является сложность и нетехнологичность его конструкции, в частности генератора аэрозоля (пироэлемента).The disadvantage of the known pyrotechnic cartridge is the complexity and low-tech nature of its design, in particular the aerosol generator (pyroelement).

Генератор аэрозоля, помимо пиротехнических составов, содержит диафрагму, которую устанавливают в корпус генератора перед прессованием в него пиротехнических составов. Изготовление диафрагмы - достаточно трудоемкий процесс, так как заготовку ее, полученную прессованием из термостойкого прессматериала АГ-4В, дополнительно подвергают механической доработке по цилиндрическим поверхностям. Доработка необходима для плотной посадки диафрагмы в корпусе генератора и для обеспечения соосности со знаком, установленным в матрице прессинструмента и проходящим через отверстие в диафрагме для формирования конусной выемки (воронки) в слое воспламенительного состава генератора аэрозоля. Плотность посадки диафрагмы в корпусе генератора и соосность ее со знаком прессинструмента необходимы для исключения возможных зазоров в наполняемой пиротехническим составом конструкции и попадания в них частиц чувствительного воспламенительного состава, что недопустимо из соображений безопасности.The aerosol generator, in addition to pyrotechnic compositions, contains a diaphragm, which is installed in the generator housing before pressing the pyrotechnic compositions into it. Manufacturing a diaphragm is a rather labor-intensive process, since its blank, obtained by pressing from heat-resistant press material AG-4V, is additionally subjected to mechanical modification along cylindrical surfaces. The modification is necessary to ensure a tight fit of the diaphragm in the generator body and to ensure alignment with the sign installed in the matrix of the press tool and passing through the hole in the diaphragm to form a conical recess (funnel) in the layer of the igniter composition of the aerosol generator. The tight fit of the diaphragm in the generator housing and its alignment with the mark of the press tool are necessary to eliminate possible gaps in the structure filled with the pyrotechnic composition and the ingress of particles of the sensitive ignition composition into them, which is unacceptable for safety reasons.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции пиротехнического патрона для воздействия на облака, повышение технологичности, снижение трудоемкости и себестоимости его изготовления с обеспечением безопасности прессования пиротехнических составов.The technical problem to be solved by the present invention is to simplify the design of a pyrotechnic cartridge for influencing clouds, increase manufacturability, reduce the labor intensity and cost of its manufacture while ensuring the safety of pressing pyrotechnic compositions.

Поставленная цель достигается тем, что в пиротехническом патроне для воздействия на облака, содержащем гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, пыж или обтюратор с перфорацией и завальцованный бортиком гильзы пироэлемент (генератор аэрозоля), содержащий расположенные последовательно слои основного состава, переходного состава и воспламенительного состава с центральной конусной выемкой, пироэлемент включает подпрессованный к слою воспламенительного состава слой инертного состава, имеющий центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру основания центральной конусной выемки слоя воспламенительного состава.This goal is achieved by the fact that in a pyrotechnic cartridge for influencing clouds, containing a sleeve, an electric capsule sleeve, an expelling charge, a wad or seal with perforation and a pyroelement (aerosol generator) rolled up by the side of the sleeve, containing successively layers of the main composition, a transition composition and an ignition composition with a central conical recess, the pyroelement includes a layer of inert composition pressed to the layer of igniting composition, having a central hole, the diameter of which is equal to the diameter of the base of the central conical recess of the layer of igniting composition.

Масса инертного состава составляет от 1,5 до 2,5 г при соотношении компонентов состава в мас. %:The mass of the inert composition is from 1.5 to 2.5 g with the ratio of the components of the composition in wt. %:

Смола фенолоформальдегидная твердаяSolid phenol-formaldehyde resin марки СФ-0112grade SF-0112 5,0±1,05.0±1.0 Мел природный обогащенныйNatural enriched chalk 40,0±2,040.0±2.0 Порошок алюминиевый марки ПА-1Aluminum powder grade PA-1 или ПА-2or PA-2 55,0±3,055.0±3.0 Спирт этиловый ректификованный изRectified ethyl alcohol from пищевого сырья (св. 100%) food raw materials (over 100%) 5,0±1,05.0±1.0 Графит смазочный марки П (св. 100%)Lubricant graphite grade P (over 100%) 1,0±0,51.0±0.5

Отличительные признаки предложенного технического решения упростили конструкцию пиротехнического патрона, в частности пироэлемента, входящего в состав патрона, повысили его технологичность и снизили трудоемкость изготовления, а также себестоимость конструкции, обеспечив при этом безопасность прессования в пироэлементе пиротехнических составов.The distinctive features of the proposed technical solution simplified the design of the pyrotechnic cartridge, in particular the pyrotechnic element included in the cartridge, increased its manufacturability and reduced the labor intensity of manufacturing, as well as the cost of the design, while ensuring the safety of pressing pyrotechnic compositions in the pyrotechnic element.

Введение в пироэлемент подпрессованного к слою воспламенительного состава слоя инертного состава, имеющего центральное отверстие, сделали конструкцию пироэлемента проще, так как отпала необходимость вводить в пироэлемент трудоемкую в изготовлении деталь - диафрагму. Этот слой инертного состава с центральным отверстием полностью выполняет функцию диафрагмы, обеспечивая свободный проход горячих газов от вышибного заряда до слоя воспламенительного состава пироэлемента и затем, после воспламенения основного состава, диафрагмирование аэрозольного потока, которое способствует снижению температуры потока и гашению пламени, а также повышению скорости истечения потока и интенсивному смешиванию его с обрабатываемым облаком.The introduction into the pyroelement of a layer of inert composition pressed to the layer of the ignition composition, which has a central hole, made the design of the pyroelement simpler, since there was no longer a need to introduce a labor-intensive part - a diaphragm - into the pyroelement. This layer of inert composition with a central hole completely performs the function of a diaphragm, providing free passage of hot gases from the expelling charge to the layer of the ignition composition of the pyroelement and then, after ignition of the main composition, diaphragmization of the aerosol flow, which helps to reduce the temperature of the flow and extinguish the flame, as well as increase the speed flow outflow and intensive mixing with the processed cloud.

Слой инертного состава с центральным отверстием формируется в корпусе пироэлемента одновременно с прессованием всех его составов, входящих в пироэлемент, что сокращает время и трудозатраты на изготовление пироэлемента, и что указывает на более высокую технологичность изготовления изделия с заявляемым изобретением по сравнению с прототипом.A layer of inert composition with a central hole is formed in the body of the pyroelement simultaneously with the pressing of all its compositions included in the pyroelement, which reduces the time and labor costs for the manufacture of the pyroelement, and which indicates a higher manufacturability of the product with the claimed invention compared to the prototype.

Компоненты инертного состава подобраны таким образом, чтобы его отпрессованный слой обладал достаточной прочностью и термостойкостью при диафрагмировании генерируемого пироэлементом аэрозольного потока.The components of the inert composition are selected in such a way that its pressed layer has sufficient strength and heat resistance when diaphragming the aerosol flow generated by the pyroelement.

Масса слоя инертного состава составляет в пределах от 1,5 до 2,5 г. Слой с массой меньше 1,5 г может быть хрупким и, разрушаясь, не способен обеспечивать функцию диафрагмирования потока генерируемого пироэлементом аэрозоля, а допустимое увеличение массы до 2,5 г полностью покрывает возможные колебания навесок состава из-за погрешности их измерений перед заполнением прессформы.The mass of the layer of inert composition ranges from 1.5 to 2.5 g. A layer with a mass of less than 1.5 g may be fragile and, when destroyed, is not able to provide the function of diaphragming the flow of aerosol generated by the pyroelement, and the permissible increase in mass is up to 2.5 d completely covers possible fluctuations in the composition samples due to the error in their measurements before filling the mold.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом (см. фиг. 1), на котором показан общий вид пиротехнического патрона, продольный разрез.The essence of the proposed technical solution is illustrated by a drawing (see Fig. 1), which shows a general view of the pyrotechnic cartridge, a longitudinal section.

Пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу 1, электрокапсюльную втулку 2, вышибной заряд 3, обтюратор (пыж) 4 с перфорацией и завальцованный через крышку 5 с прокладкой 6 пироэлемент (генератор аэрозоля) 7. В корпусе 8 пироэлемента 7 последовательно расположены слои составов: основного состава 9, переходного состава 10, воспламенительного состава 11 с конусной выемкой и слой инертного состава 12 с центральным отверстием.A pyrotechnic cartridge for influencing clouds contains a sleeve 1, an electric capsule sleeve 2, an expelling charge 3, a shutter (wad) 4 with perforation and a pyroelement (aerosol generator) 7 rolled through a cover 5 with a gasket 6. In the body 8 of the pyroelement 7 layers of compositions are arranged in succession: main composition 9, transition composition 10, ignition composition 11 with a conical recess and a layer of inert composition 12 with a central hole.

Описанный пиротехнический патрон установлен в упор фланцем 13 в пусковой направляющей, смонтированной на летательном аппарате.The described pyrotechnic cartridge is mounted against the flange 13 in the launch guide mounted on the aircraft.

Функционирует патрон следующим образом.The cartridge functions as follows.

Электрический сигнал с борта летательного аппарата воздействует на срабатывание электрокапсюльной втулки 2, импульсом которой инициируется порох вышибного заряда 3.An electrical signal from the aircraft affects the activation of the electric capsule sleeve 2, the pulse of which initiates the propellant of the expelling charge 3.

Пороховые газы сгорающего заряда 3 через перфорации обтюратора (пыжа) 4 струйно поступают в донную часть пироэлемента 7, где, пройдя через отверстие в слое инертного состава 12, вступают в контакт с воспламенительным составом 11 по развитой благодаря конусной выемке поверхности. Происходит интенсивное горение воспламенительного состава 11, затем переходного состава 10 и основного аэрозолеобразующего состава 9.The powder gases of the burning charge 3 stream through the perforations of the obturator (wad) 4 into the bottom part of the pyroelement 7, where, having passed through a hole in the layer of inert composition 12, they come into contact with the ignition composition 11 along the surface developed due to the conical recess. There is intense combustion of the ignition composition 11, then the transition composition 10 and the main aerosol-forming composition 9.

Пороховые газы вышибного заряда 3 одновременно поступают под обтюратор (пыж) 4 и днище пироэлемента 7, которые под давлением газов перемещаются продольно относительно гильзы 1, неподвижно удерживаемой за фланец 13 в пусковой направляющей, закрепленной на фюзеляже летательного аппарата.Powder gases of the expelling charge 3 simultaneously enter under the shutter (wad) 4 and the bottom of the pyroelement 7, which, under gas pressure, move longitudinally relative to the sleeve 1, motionlessly held by the flange 13 in the launch guide mounted on the fuselage of the aircraft.

При движении в гильзе 1 пироэлемент 7 через крышку 5 с прокладкой 6 отгибает завальцовку торца гильзы 1 и выходит из нее для автономного полета в обрабатываемом облаке.When moving in the sleeve 1, the pyroelement 7, through the cover 5 with the gasket 6, bends the folding of the end of the sleeve 1 and comes out of it for autonomous flight in the processed cloud.

На траектории автономного полета пироэлемента 7 происходит струйное истечение генерируемого пироэлементом 7 аэрозоля, твердая фаза которого представляет собой активный адсорбент и является распределенным в объеме концентратором атмосферной влаги.On the trajectory of the autonomous flight of the pyroelement 7, there is a jet outflow of the aerosol generated by the pyroelement 7, the solid phase of which is an active adsorbent and is a concentrator of atmospheric moisture distributed throughout the volume.

Испытания опытных образцов пиротехнических патронов, изготовленных в соответствии с предложенным техническим решением, показали сохранение ими технических характеристик, свойственных пиротехническим патронам действующей более сложной конструкции - с диафрагмой. В то же время было установлено снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделий с предложенным техническим решением и обеспечение безопасности их изготовления в ходе прессования, что указывает на более высокую технологичность пиротехнических патронов с предложенным техническим решением по сравнению с прототипом.Tests of prototypes of pyrotechnic cartridges manufactured in accordance with the proposed technical solution have shown that they retain the technical characteristics characteristic of pyrotechnic cartridges of the current more complex design - with a diaphragm. At the same time, it was established that the labor intensity and cost of manufacturing products with the proposed technical solution were reduced and the safety of their production during pressing was ensured, which indicates a higher manufacturability of pyrotechnic cartridges with the proposed technical solution compared to the prototype.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами не выявил совпадения совокупности существенных признаков, что подтверждает новизну технического решения.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues did not reveal any coincidence of the set of essential features, which confirms the novelty of the technical solution.

Предложенные отличительные признаки в совокупности с известными признаками явным образом не следуют для специалиста по пиротехнике, то есть техническое решение неочевидно и прямо не следует из уровня техники.The proposed distinctive features, together with the known features, do not clearly follow for a pyrotechnics specialist, that is, the technical solution is not obvious and does not directly follow from the level of technology.

Предложенная конструкция пиротехнического патрона технологически пригодна для серийного изготовления на действующем производстве.The proposed design of a pyrotechnic cartridge is technologically suitable for mass production in an existing production facility.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что предложенный пиротехнический патрон для воздействия на облака соответствует условиям патентоспособности изобретения.Therefore, it can be concluded that the proposed pyrotechnic cartridge for influencing clouds meets the conditions for patentability of the invention.

Claims

1. A pyrotechnic cartridge for influencing clouds, containing a sleeve, an electric capsule sleeve, an expelling charge, a wad or shutter with perforation and a pyroelement rolled up by the side of the sleeve, containing layers of the main composition, a transition composition and an ignition composition with a central conical recess located sequentially from the open end of the cartridge, characterized in that the pyroelement includes a layer of inert composition pressed from below to the layer of igniting composition while simultaneously pressing all used compositions in the body of the pyroelement, while in the layer of inert composition there is a central hole, the diameter of which is equal to the diameter of the base of the central conical recess of the layer of igniting composition.

2. Pyrotechnic cartridge according to claim 1, characterized in that the mass of the layer of inert composition is 1.5 g - 2.5 g with the ratio of the components of the composition in wt. %:

solid phenol-formaldehyde resin grade SF-0112 5.0±1.0 natural enriched chalk 40.0±2.0 aluminum powder grades PA-1 or PA-2 55.0±3.0 rectified ethyl alcohol from food raw materials 5.0±1.0 over 100% Lubricant graphite grade P 1.0±0.5 over 100%