ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ
IGNITION PYROTECHNICAL COMPOSITION

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.
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.%):
перхлорат калия
53-58
металлическое горючее
32-38
дициандиамид
4-7
фторкаучук
3-5
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.
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.
При этом пиротехнический состав технологически безопасен за счет флегматизирующего действия фторкаучука, воспламеняется и горит в объеме от любого инициирующего импульса тепловой энергии.
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.
Перхлорат калия в совокупности с алюминиевым порошком или порошком алюминиево-магниевого сплава образует термическую основу пиротехнического состава в сбалансированном реакционном соотношении по кислороду.
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.
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.
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.
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.
Кроме того, известный пиротехнический состав не прессуется в воспламенительные заряды и пылит при смешивании компонентов, что небезопасно в производстве.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение технологичности воспламенительного состава повышенной эффективности действия по назначению.
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. %:
хлорат калия
37-43
тиурам Д
29-31
тиомочевина
26-28
аэросил/графит
2-4
Отличительные признаки предложенного технического решения значительно повысили надежность и эффективность воспламенения основного заряда, обеспечив технологичность промышленного изготовления состава и заряда из него.
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.
Сочетание серосодержащих органических горючих способствует диспергированию всех компонентов при горении состава без образования раскаленных шлаков, предотвращая тем самым искрения продуктов горения.
Газообразующий тиурам Д (ГОСТ 740-76) стабилизирует горение воспламенительного состава, как менее термостойкий компонент разлагается при более низкой температуре.
Серосодержащая тиомочевина (ГОСТ 6344-73) служит в составе в качестве активатора горения термической основы и газообразователя.
При введении в пиротехнический состав тиомочевины меньше 26 мас. %, а тиурама Д меньше 29 мас. % возможно пламенное горение, негативно влияющее на функционирование основного заряда.
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.
Графит или аэросил (технологическая добавка) в пиротехническом составе по изобретению улучшает прессуемость, снижая пористость уплотненного заряда, который стабильно горит в присутствии тиурама Д.
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.
Количественное соотношение компонентов предложенного воспламенительного пиротехнического состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло подтверждение по результатам опытной проверки.
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.
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.
Состав 1 характеризуется нестабильным горением, сопровождающимся вспышками пламени.
Состав 5 нетехнологичен из-за недостатка технологической добавки и повышенного содержания бертолетовой соли (хлората калия), определяющего опасность воспламенения и взрыва на серийном производстве.
Изготавливают предложенный воспламенительный состав по принятой в пиротехнической отрасли технологии смешивания компонентов в любом промышленном смесителе.
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.
Затем добавляют 27±1 мас.% тиомочевины, после чего компоненты перемешивают в течение 10-15 минут для равномерного их распределения в объеме.
Из полученной пластифицированной смеси прессованием формируют функциональные заряды, характеризующиеся высокой чувствительностью к импульсу тепловой энергии и стабильным горением в заданном режиме.
Пиротехнический состав по настоящему изобретению технологичен в серийном производстве воспламенительных зарядов для поставки заказчикам.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия воспламенительного состава не являются очевидными для специалиста по пиротехнике, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.
Изготовление воспламенительного состава из предложенной совокупности компонентов в их массовом соотношении возможно осуществлять на действующем пиротехническом производстве.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.