Пиротехнический состав для воздействия на переохлажденные облака
PYROTECHNIC COMPOSITION FOR ACTION ON SUPERCOOLED CLOUDS

Изобретение относится к пиротехническим составам, используемым в метеорологических ракетах для воздействия на грозоградовые облака с целью искусственного вызывания осадков и борьбы с градом.
Известны различные пиротехнические составы для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы, включающие связанные между собой в различных соотношениях окислители, органические горючее связующее вещества, регуляторы скорости горения топлива, пламегасители, регуляторы скорости горения топлива, а также тонкоизмельченные порошки йодида серебра (основной льдообразующий реагент), йодид калия и различные технологические добавки (графит, индустриальное масло и т.д.) [1]. Данные пиротехнические составы, связанные между собой в различных соотношениях, использовались для активных воздействий на переохлажденные облака. Недостатком известных пиротехнических составов является необходимость тщательной подборки экспериментальным путем оптимальных соотношений компонентов в составах с учетом конкретных условий развития облачных процессов.
Известен также пиротехнический состав [2], который содержит окислитель - перхлорат аммония, органическое горючее связующее - фенолформальдегидную смолу, дициандиамид в качестве регулятора скорости горения и пламегасителя, смесь тонкоизмельченных порошков йодида серебра (основной льдообразующий реагент) и йодида калия и технологические добавки (графит, аэросил, индустриальное масло).
Описанный пиротехнический состав содержит компоненты в следующем соотношении (масс. %):
перхлорат аммония
48-58
фенолформальдегидная смола
13-17
дициандиамид
9-11
йодид серебра
7-9
йодид калия
11-13
графит
0,5-1
аэросил
0,5
масло индустриальное
0,5-1
13
12
К недостаткам данного состава можно отнести низкий порог льдообразующего действия в диапазоне минус 4-5°С, выход активных ядер кристаллизации при температуре минус 10°С составляет лишь (1-2)×10 с 1 г состава, а при минус 6°С - до 7,5×10 с 1 г состава, что не достаточно для эффективного применения на практике при воздействии на мощные градовые процессы. Кроме того в известном составе недостаточно оптимизированы соотношения компонентов всех входящих в него элементов, что снижает эффективность его применения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является пиротехнический состав для воздействия на переохлажденные облака (АД-1) [3], включающий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, дициандиамид, смесь тонкоизмельченных порошков йодида серебра, калия и меди, и в качестве технологических добавок графит и масло индустриальное, а также технический углерод при следующем соотношении компонентов, масс. %:
перхлорат аммония
48-52
фенолформальдегидная смола
12-16
дициандиамид
7-9
йодид серебра
6-8
йодид калия
10-12
йодид меди
4-6
графит
0,5-1
технический углерод
3-4
масло индустриальное
0,5-1,
причем йодиды серебра, калия и меди содержатся в массовом соотношении как 1:1,6:0,7.
Несмотря на то, что в рамках представленного технического решения были оптимизированы соотношения всех компонентов состава, выход активных льдообразующих частиц с одного грамма состава, в диапазоне температур от нуля и до минус 6°С, остается недостаточно высоким, что снижает эффективность его применения в области отрицательных температур, лежащих вблизи нулевой изотермы. Несмотря на это данный отечественный пиротехнический состав используется при создании топливных зарядов маршевых ракетных двигателей, начиненных реагентом для оснащения противоградовых ракет.
С учетом изложенного технической задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода льдообразующих частиц на один грамм состава в диапазоне температур от нуля и ниже.
Технический результат достигается тем, что в известный пиротехнический состав для воздействия на переохлажденные облака (АД-1), включающий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, дициандиамид, смесь токоизмельченных порошков йодидов серебра, калия и меди, и в качестве технологических добавок графит, масло индустриальное, а также технический углерод, он дополнительно содержит в своем составе тонко измельченный порошок цинка при следующем соотношении компонентов, масс. %:
перхлорат аммония
45,3-49,1
фенолформальдегидная смола
11,3-15,1
дициандиамид
6,6-8,5
йодид серебра
5,7-7,5
йодида калия
9,4-11,3
йодид меди
3,8-5,7
графит
0,5-0,9
технический углерод
2,8-3,8
масло индустриальное
0,5-0,9
тонко измельченный цинк
4,7-6,6,
причем йодиды серебра, калия и меди, содержатся в массовом соотношении как 1:1,6:0,7.
Технический результат достигается и тем, что размеры частиц тонко измельченного порошка цинка в составе пиротехнического состава составляют 0,01-0,05 мм.
Выбор данного диапазона размерных частиц обусловлен тем, что мелкие частицы более интенсивно смешиваются с другими компонентами состава при формировании топливных зарядов противоградовых ракет.
Введение в известный пиротехнический состав тонко измельченного порошка цинка в принятых соотношениях к общей массе состава практически не влияет на технологию производства топливных зарядов, а также на комплекс его реологических и физико-механических свойств, что позволяет изготавливать методом свободного литья или литья под небольшим давлением унитарные заряды любой конфигурации для противоградовых ракет типа «Алазань», а также ракет других модификаций.
Предложенный пиротехнический состав позволяет существенно повысить выход льдообразующих частиц с одного грамма топлива практически на порядок в сравнении с прототипом.
В ФГБУ «ВГИ» были проведены исследования влияния на выход льдообразующих частиц различных химических реагентов, повышающих выход льдообразующих частиц с одного грамма реагента. В том числе в качестве такого компонента использовался тонко дисперсный порошок цинка, размерами частиц от 0,01-0,05 мм, который вводили в исходный пиротехнический состав АД-1 в соотношении к общей ее массе - соответственно 3%, 6% и 9%.
Опыты проводились в большой камере холода ВГИ. Температура в камере менялась в интервале от нуля до минус 14°С. Выход активных льдообразующих частиц определяли по методике ФГБУ «ВГИ».
На чертеже представлена зависимость выхода льдообразующих активных частиц (n) для различных содержаний мелкодисперсного порошкового цинка в исходном составе АД-1. Кривая 1 характеризует выход льдообразующих частиц с одного грамма исходного состава АД-1 без содержания в нем цинка, кривая 2 - с содержанием в нем цинка 3%, кривая 3 с содержанием в нем цинка 6% и кривая 4 с содержанием цинка 9%.
Из приведенных материалов следует, что наличие в составе исходного льдообразующего топлива мелкодисперсного порошка цинка в соотношении к общей массе состава 6%, резко повышает выход льдообразующих частиц во всем диапазоне принятых температур, начиная от нуля и до минус 14°С.
Такое повышение выхода активных льдообразующих частиц в диапазоне исследуемых температур, объясняется тем, что при высокой температуре сгорания пиротехнического состава формируются нанотрубки оксида цинка различных модификаций и размеров, которые активно взаимодействуют с переохлажденной облачной средой в принятом интервале температур. Так, например, при температуре минус 12°С (кривая 3 на графике) выход льдообразующих частиц возрастает почти на порядок, а в интервале температур от минус 2°С и до минус 4°С - почти в два раза, что обеспечивает возможность воздействовать и на более теплую переохлажденную часть облачной среды.
Предлагаемый пиротехнический состав позволяет существенно повысить выход льдообразующих частиц на один грамм состава в диапазоне температур облачной среды от нуля - до минус 14°С.
Данный пиротехнический состав может быть использован при создании топливных зарядов метеорологических ракет, предназначенных для воздействия на грозоградовые облака с целью искусственного вызывания осадков и борьбы с градом.
Данный состав может также быть использован для активных воздействий на теплые и переохлажденные туманы с целью обеспечения благоприятных метеорологических условий для функционирования космодромов, аэропортов и дорожно-транспортных коммуникаций.
Источники информации
1. Шидловский А.А., Сидоров А.И., Силин Н.А. Пиротехника в народном хозяйстве. - М.: Машиностроение, 1978, с. 12-37.
2. Патент RU №2175185 С1, МПК A01G 15/00; С06В 29/08; C15D 3/00, 2001 г.
3. Патент RU №2470506 С1, МПК A01G 15/00; C06B 29/08, 2011 г. Прототип.