ПИРОТЕХНИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ПОПАДАНИЯ СНАРЯДА В ПРЕГРАДУ (ВАРИАНТЫ)
PYROTECHNIC DEVICES TO SIMULATE ATTACK OF PROJECTILE TO TARGET (VERSIONS)

Изобретение относится к области пиротехники, а именно к созданию пиротехнических изделий, применяемых в кино- и телесъемках, во время проведения театрально-зрелищных мероприятий для имитации эффекта попадания пули в преграду, например, стену, грунт, одежду на человеке, рикошета пули или замыкания электрических проводов с образованием искр и т.п.
Наиболее близким техническим решением является пиротехническое устройство, имитирующее попадание пули в преграду (Патент РФ 2009443, F42B 4/00, опубл. 15.03.1994). Средство содержит пиротехнический заряд, покрытый лаком (оболочкой), и электровоспламенитель. Пиротехнический заряд выполнен двухслойным: внутренний слой выполнен из смеси азида свинца и связующего, который нанесен на электровоспламенитель. Наружный слой выполнен из состава, представляющего собой смесь металлического порошка и связующего. В качестве связующего для слоев предложены нитроцеллюлоза, канифоль, фторкаучук, а в качестве металлического порошка - порошки алюминия, магния, алюминиево-магниевого сплава, титана и смеси этих порошков. Оболочка выполнена в виде слоя лака.
Внутренний инициирующий слой заряда, нанесенный на электровоспламенитель, по сути, представляет собой воспламенительную смесь (азидную капельку) электровоспламенителя, содержащую смесь азида свинца и связующего в соотношении от 6:1 до 100:1, необходимую для осуществления электроинициирования. Взрывной характер горения азида свинца приводит к дроблению, разбрасыванию, воспламенению и взрывному горению наружного слоя металлического порошка в воздухе.
Благодаря значительному содержанию металлов (в виде азида свинца и металлического порошка) заряд имеет высокую температуру вспышки и обладает электропроводностью, что определяет чувствительность к статическому электричеству (пробой через каплю), а следовательно, не обеспечивает безопасность. Данные недостатки являются отрицательным фактором при указанном способе инициирования. Продукты взрыва обладают высоким метательным и дробящим действием и содержат искры. Срабатывание такого устройства, как правило, сопровождается задымлением и возникновением вспышки. В связи с чем данное средство может быть эффективно, в основном, только для имитации рикошета пули от металлической поверхности, но является непригодным для имитации попадания пули в тканевую и другую не образующую искр преграду, из-за не совпадения визуального эффекта.
Кроме того, в продуктах горения присутствуют токсичные вещества, содержащие тяжелый металл, что является экологически вредным фактором при использовании средства, особенно в закрытых помещениях.
Таким образом, известное средство имеет ряд недостатков, определяющих высокий класс опасности, как самого изделия, так и его производства, а также имеет ряд негативных факторов, не позволяющих использовать данное средство для осуществления имитационного эффекта на любых преградах.
Заявленное решение направлено на устранение недостатков известного решения и расширение арсенала пиротехнических средств имитации.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении настоящего изобретения, является упрощение конструкции пиротехнического средства, снижение класса опасности изделия и его производства, а также получение универсального, по видам объектов применения, экологически безопасного имитатора, обеспечивающего высокое качество имитационного эффекта.
Технический результат достигается за счет выполнения пиротехнического средства для имитации попадания снаряда в преграду, состоящего из пиротехнического заряда и электровоспламенителя, в котором пиротехнический заряд представляет собой агломерат инициирующего взрывчатого вещества и/или пиротехнической смеси, не содержащих азида свинца.
Указанный технический результат также может быть достигнут при выполнении пиротехнического средства для имитации попадания снаряда в преграду, содержащего пиротехнический заряд и электровоспламенитель, в котором пиротехнический заряд содержит диспергированное в связующем инициирующее взрывчатое вещество (ИВВ) и/или диспергированную пиротехническую смесь, не содержащие азида свинца.
Указанный технический результат также может быть достигнут при выполнении пиротехнического средства для имитации попадания снаряда в преграду, содержащего пиротехнический заряд и электровоспламенитель, в котором пиротехнический заряд содержит пористый и/или волокнистый материал натурального или искусственного происхождения и инициирующее взрывчатое вещество и/или пиротехническую смесь, не содержащие азида свинца, диспергированные в связующем или без него.
Пиротехнический заряд или заряд вместе с электровоспламенителем может быть покрыт лаком или другим пленкообразующим составом.
Предпочтительными веществами для использования в пиротехническом заряде являются инициирующие взрывчатые вещества и пиротехнические смеси, имеющие скорость детонации менее 4000 м/с и низкую температуру вспышки. Такие вещества или смеси при срабатывании средства обеспечивают требуемый визуальный эффект (имея минимальную вспышку), не воспламеняя продукты разрушенной преграды (например, ткани), а низкая скорость срабатывания делает создаваемый эффект более читаемым при съемке. При этом полностью исключается возможность образования негативных продуктов взрыва - вспышки и дыма (когда это не предусмотрено специальными добавками). Поэтому эффект, получаемый при реализации средства, является наиболее реалистичным, как при имитации попадания снаряда, например, пули, в разрушаемые преграды с образованием отверстий (дефектов преграды), так и имитации рикошетов.
В качестве инициирующего взрывчатого вещества, не содержащего азида свинца и пригодного для использования в заявленном средстве, наиболее эффективными являются такие соединения, как перекись ацетона и гексаметилентрипероксиддиамин, а в качестве пиротехнической смеси может быть использована смесь роданита свинца с бертолетовой солью или ферроцианата калия (красная кровяная соль) с перхлоратом калия. При этом другие индивидуальные вещества или смеси, обладающие достаточной энергией и чувствительностью к электровоспламенителю, не содержащие азида свинца, также могут быть полезны для получения пиротехнического заряда предложенного средства.
Применение в имитаторе инициирующих взрывчатых веществ и пиротехнических смесей само по себе не является новым. Однако известные из области техники имитаторы предлагают использование данных веществ и композиций в сухом прессованном виде, что предполагает наличие корпусов, оболочек или дополнительных воспламенительных зарядов. При этом работа с сухими веществами является опасной и требует специальных производственных площадей.
Средства предлагаемой группы изобретений имеют надежное срабатывание от воспламенителя при отсутствии корпуса, оболочки или воспламенительных зарядов. Это достигается за счет использования компонентов пиротехнического заряда в нетрадиционном виде, обеспечивающем свойства, которые не присущи данным смесям, полученным иными способами, применяемыми в данной области техники, например, сухом прессовании.
Так было обнаружено, что при агломерации ИВВ и/или пиротехническая смесь меняют свои механические свойства, чувствительность, температуру вспышки, что позволяет использовать их индивидуально в качестве пиротехнического заряда или вместе со связующим или пористым и/или волокнистым материалом.
В качестве связующего могут быть использованы различные вещества, обладающие связывающей и/или цементирующей способностью, например, лаки, клеи, смолы, полимеры. Выбор связующего определяется в зависимости от вида взрывчатого вещества и решаемой задачи.
Наиболее предпочтительными композициями для получения пиротехнического заряда являются следующие: перекись ацетона, диспергированная в эпоксидной смоле, гексаметилентрипероксиддиамин - в нитроцеллюлозном лаке, смесь роданита свинца с бертолетовой солью - в нитроцеллюлозном лаке, смесь ферроцианата калия с перхлоратом калия - в эпоксидной смоле, смесь тетранитрорезорцината свинца с перхлоратом калия и титановым порошком - в нитроцеллюлозном лаке.
В качестве пористого и/или волокнистого материала предпочтительным является полимерный синтетический материал, например, синтепон или любые синтетические ткани или вата. В качестве натурального материала наиболее предпочтительны материалы растительного происхождения, например, бумага, или пористый картон, или базальтовое волокно, или ткань.
Кроме обязательных компонентов пиротехнический заряд может дополнительно содержать добавки, не влияющие на его работоспособность, но позволяющие корректировать получаемый эффект в зависимости от поставленной задачи. Такими добавками могут быть дымообразующие или искрообразующие вещества и материалы.
В качестве электровоспламенителя могут быть использованы штатные электровоспламенители или нити накаливания.
Покрытие заряда лаком с целью создания оболочки дополнительно влияет на целостность и сохранность конструкции. Такое покрытие является предпочтительным в случаях преднамеренного предотвращения контакта заряда с окружающей средой или испарением компонентов заряда, а также для сохранности массы заряда, но наличие покрытия не является обязательным. Многие из применяемых связующих являются гидрофобными веществами, обладают хорошим диспергирующим эффектом и становятся достаточно прочными после затвердевания. При использовании таких связующих покрытие не требуется.
Предложенное пиротехническое средство характеризуется простой и безопасной технологией его изготовления. Процесс изготовления средства рассмотрен на примере одного из возможных взрывчатых компонентов.
Получение пиротехнического средства, согласно первому варианту, осуществляется следующим образом. Необходимое количество инициирующего взрывчатого вещества и/или пиротехнической смеси, не содержащих азида свинца, помещают в формообразующую емкость, увлажняют соответствующим растворителем и с последующим прессованием или без него оставляют до удаления растворителя. После удаления растворителя заряд представляет собой уплотненную агломерированную массу с плотностью (твердостью), достаточной для длительного сохранения формы. Электровоспламенитель устанавливается в пиротехническом заряде до удаления растворителя или после затвердевания в специально подготовленное для этого отверстие.
Согласно второму варианту взрывчатое вещество, например, гексаметилентрипероксиддиамин (или пероксид ацетона) в увлажненном состоянии смешивают с раствором связующего, предварительно растворенного в соответствующем растворителе, например, нитроцеллюлозным лаком в спирте. После диспергирования взрывчатого вещества в растворе композицию необходимо оставить на некоторое время для удаления легколетучих растворителей. До полного удаления растворителя заряду придается необходимая форма. Затвердевший состав представляет собой твердую массу с равномерно распределенным по объему взрывчатым веществом.
При получении пиротехнического средства с пористым и/или волокнистым материалом предварительно готовится раствор ИВВ и/или пиротехнической смеси (активное вещество) со связующими добавками или без них. Полученным жидким составом пропитывается или насыщается пористый и/или волокнистый материал. При этом активное вещество, как таковое или диспергированное в связующем, равномерно распределяется по поверхности материала и/или всему его объему. После удаления растворителя активное вещество со связующим или без него затвердевает с образованием твердого изделия с равномерно распределенным активным веществом по поверхности материала и/или внутри него.
Электровоспламенитель устанавливается в пиротехническом заряде до полного удаления растворителя либо для его установки подготавливается соответствующее отверстие путем размещения в жидкой композиции или в пористом (волокнистом) материале до полного удаления растворителя элемента, соответствующего форме электровоспламенителя. После затвердевания элемент извлекается, а на его место устанавливается электровоспламенитель.
Предложенное изобретение имеет высокую технологичность и безопасность производства. В отличие от прототипа средство не предполагает использование воспламенительных или других вспомогательных составов и зарядов, т.к. в предложенных вариантах средств пиротехническая композиция выполняет функцию как воспламенительного, так и пиротехнического (рабочего) состава.
При диспергировании взрывчатое вещество (пиротехническая смесь) - дисперсная фаза равномерно распределяется в связующем - дисперсионная среда, что приводит к изоляции чувствительного компонента. Такая консервация обеспечивает длительное сохранение самого компонента и его характеристик и исключает при хранении протекание таких процессов, как испарение, разложение, окислительно-восстановительные реакции, что особенно важно в случае использования летучих компонентов.
Содержание связующего в предложенной композиции пиротехнического заряда может быть приблизительно от 0,01 до 80 мас.%.
Распределение взрывчатого вещества в связующем уменьшает концентрацию взрывчатого вещества на единицу массы и снижает чувствительность, а следовательно, повышает безопасность заряда. Кроме того, это снижает температуру вспышки и уменьшает удельную теплоемкость ИВВ. Скорость горения такого заряда существенно меньше по отношению к чистому ИВВ или пиротехнической смеси.
В известном решении (прототипе) размер воспламенительного заряда (первого слоя) ограничен очень малым количеством вещества ввиду высокой чувствительности и мощности азида свинца.
Пиротехнический заряд, содержащий диспергированное ИВВ в связующем, обеспечивает возможность получения пиротехнических средств без ограничений по форме и размерам. Поэтому пиротехническое средство, полученное в соответствии с предложенными вариантами, может быть выполнено в любой форме (в том числе и в виде шнура), необходимой для использования в конкретном случае. Также допускается применение легких оболочек и корпусов, но это не является притязанием заявителя.
При агломерации активного вещества, независимо от его исходного состояния (порошок, гранулы), получаемый заряд представляет собой монолитную массу, обладающую чувствительностью, достаточной для электровоспламенения и, одновременно, безопасной работы с ней, а при использовании ее в качестве пиротехнического заряда обеспечивает все указанные выше преимущества.
Смешение компонентов в присутствии растворителя, являющегося флегматизатором для чувствительных активных веществ, не только обеспечивает технологичность и безопасность производства, но и позволяет осуществить процесс наиболее полного и равномерного распределения вещества (без комков) по массе композиции.
Таким образом, основными факторами, обеспечивающими достижение указанного результата, являются: применение активного вещества, полученного после увлажнения его растворителем, а также в диспергированном в связующем виде, т.е. состоянии, не применяемом ранее в данной области техники. Данные преимущества позволяют выполнять заряд только из одного активного компонента (ИВВ и/или пиротехнической смеси). При этом каждым из предложенных вариантов средств обеспечивается равномерная плотность пиротехнического заряда, новые механические и эксплуатационные свойства средства, повышается безопасность средства. При этом изделия имеют более простую конструкцию и производство.
Получение пиротехнического средства, согласно изобретению, не требует сложных производственных мощностей, и может быть налажено непосредственно на месте применения.
Предлагаемое средство работает следующим образом.
На электровоспламенитель подается электрический сигнал. Тепловой импульс передается пиротехническому заряду, в результате чего происходит его возгорание с дальнейшим переходом горения во взрыв. Образующиеся продукты взрыва обладают необходимым метательным и дробящим действием, воспроизводящим имитационный эффект. Эффект может сопровождаться характерным разлетом фрагментов преграды в месте разрушения.
Предложенная конструкция изделия представлена минимальной совокупностью признаков, достаточной для реализации указанного назначения и обеспечения технического результата. Изделия, изготовленные в соответствии с предложенным изобретением, могут быть скорректированы с учетом частных особенностей объектов применения и необходимого имитационного эффекта. Например, изменение размера (габаритов) может варьироваться в зависимости от мощности предполагаемого воздействия на преграду. При работе с различными преградами возможно формирование зарядов в соответствии с особенностями каждой преграды, а также путем добавления в пиротехнический заряд добавок, способствующих наиболее точному воспроизведению эффекта (пылевые, искровые или огневые - вспышетные добавки). Также допускается применение предложенных вариантов пиротехнических зарядов в сочетании с другими композициями для получения имитаторов с различными эффектами.
Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о высокой надежности и полноте срабатывания средств, полученных согласно изобретению. Очевидно, что предложенные имитаторы имеют более простую и безопасную технологию изготовления по сравнению с известными аналогами и при этом имеют улучшенные эксплуатационные характеристики и более высокие технические показатели.
Изобретение является универсальным по объектам применения и по видам воспроизводимых снарядов, а также является более безопасным для применения его вблизи с человеком или в закрытых помещениях.
В результате диспергирования активного вещества в связующем происходит изоляция активного вещества от воздействия внешних факторов. Поэтому помимо основных преимуществ второй и третий варианты получения средств обеспечивают длительное сохранение заданных качеств и рабочих характеристик изделия, в частности, надежность срабатывания от штатного электровоспламенителя или нити накаливания с обеспечением заданного эффекта.
Предложенное средство не имеет недостатков, свойственных аналогу, таких как электропроводность, высокая температура вспышки (взрыва), а также неэкологичность, благодаря отсутствию тяжелых металлов и токсичных продуктов горения. Средство, согласно изобретению, не требует наличия корпуса, что упрощает производство, повышает безопасность при срабатывании и расширяет ассортимент получаемых изделий.
Отсутствие высокочувствительных инициирующих веществ и твердых элементов конструкции обеспечивают низкий класс опасности изделий и их производства.
Простота конструкции, пиротехническое наполнение и возможность использования штатных средств позволяют получать простые и компактные пиротехнические изделия, что существенно расширяет возможности применения предложенного пиротехнического средства.
Проведенные испытания подтверждают работоспособность предложенных вариантов изобретения и осуществление ими заданного эффекта, т.е. свидетельствуют о реализации предложенным устройством указанного назначения. Анализ уровня техники показал, что на настоящее время среди пиротехнических средств, применяемых для получения эффекта попадания снаряда в преграду, не известны устройства, идентичные или похожие по содержанию и воплощению на заявленное предложение. Таким образом, предложенное изобретение расширяет ассортимент пиротехнических средств, применяемых для создания специальных эффектов, и представляет собой улучшенную конкурентно способную продукцию.