АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ
AEROSOL-FORMING COMPOSITION

Изобретение относится к средствам для образования дымовых завес, а более конкретно к аэрозолеобразующим составам, используемым в качестве дымообразующего снаряжения боеприпасов, при горении которого формируется в атмосфере аэрозольное облако маскирующего действия.
Уровень данной области техники характеризуют пиротехнические аэрозолеобразующие составы на основе фосфора красного, которые используются для формирования при горении дымовых маскирующих завес, например:
- по патенту US 3607472, нац. кл. 149-19, 1971 г., который содержит, мас.%: 38-45 фосфор красный, 8-12 магний, 30-34 перекись магния, 0-3 окись цинка, 0-4 двуокись свинца, некоторое количество двуокиси марганца и 8-10 смолистое связующее (смесь полигликолевой и эпоксидной смол);
- по патенту US 4534810, нац. кл. 149-9.6, 1985 г., который содержит, мас.%: 75-90 фосфор красный, 10-20 нитрат натрия и эпоксидное связующее;
- по патенту GB 1008575, С 1D 8, 1965 г., включающий, мас.%: 10 фосфор красный, 60 хлористый аммоний и 30 селитра.
2
Основными недостатками перечисленных составов являются низкая маскирующая способность (4-6 м/г) и повышенная пожароопасность, что ограничивает практическое использование по назначению, в служебном обращении и для обеспечения скрытного перемещения боевой техники.
Отмеченный недостаток исключен в аэрозолеобразующем составе дымового заряда для гранат, мин, выстрелов, который описан в патенте RU 2262064, F42В 12/48, 2005 и по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Заряд из известного состава прессованием выполнен цилиндрической формы с центральным каналом, в котором смонтирована разрывная шашка.
Известный аэрозолеобразующий состав включает фосфор красный технический, фторкаучук (связующее) и технологическую добавку - графит, при этом компоненты содержатся в следующем соотношении (мас.%):
фосфор красный технический
87-91
фторкаучук
8-10
графит
1-3
При горении состава фосфор красный служит основным источником аэрозоля, формирующим в атмосфере маскирующую завесу.
Технологический компонент фторкаучук при функционировании состава активизирует горение фосфора, так как атомы фтора и хлора в молекуле связующего являются активными окислителями.
Порошок графита, распределенный в объеме состава, снижает чувствительность приготовленной композиции к трению при прессовании заряда и служит технологической добавкой.
Центральный канал спрессованного аэрозолеобразующего состава, который размещен в алюминиевой оболочке, заполнен воспламенительно-разрывным зарядом из флегматизированного гексогена, инициируемого детонационным импульсом капсюля-детонатора.
Возникающая при этом детонационная волна обеспечивает дробление заряда из функционального состава на мелкодисперсные частицы и воспламенение частиц фосфора.
Распространяясь в воздушном пространстве на 15-70 м, горящие частицы диспергированного заряда образуют аэрозольное облако, инфракрасное (ИК) излучение которого экранирует теплоизлучающую военную технику и оборудование от средств обнаружения и наведения противника, обеспечивая тем самым скрытность маневров на время выполнения боевой задачи.
Однако недостатком описанного заряда является его инертность из-за переуплотнения состава, воспламенение которого возможно только посредством детонации взрывчатого вещества, что усложняет огневую цепь инициирования боеприпаса и ограничивает область его использования.
Произвольное дробление спрессованного заряда из функционального состава не исключает произвольного формирования крупных фракций, которые не образуют аэрозоль, а падают и догорают на земле, что снижает маскирующую способность и плотность дымовой завесы, время существования которой недостаточно для надежной защиты боевой техники при выполнении боевой задачи и осуществления тактического маневра.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование аэрозолеобразующего состава для повышения показателей назначения, более технологичного при переработке в дымообразующие заряды.
Требуемый технический результат достигается тем, что известный аэрозолеобразующий состав для образования маскирующей завесы, включающий фосфор красный и технологическую добавку, согласно изобретению содержит в качестве технологической добавки двухлористое олово в виде покрытия на частицах порошка фосфора красного, полученного путем обработки частиц порошка фосфора красного водным раствором двухлористого олова с массовым соотношением двухлористое олово:вода=2,6-2,7 при следующем соотношении компонентов, мас.%: 97-99 фосфор красный, 1-3 двухлористое олово.
По варианту выполнения аэрозолеобразующего состава от дополнительно к известным компонентам содержит графит в количестве 2-3 мас.% (сверх 100 мас.%), распределенный в пленочном покрытии частиц порошка фосфора красного при перемешивании компонентов.
Отличительные признаки обеспечивают составу повышенную маскирующую способность как в дымокурящем, так и во взрывном вариантах снаряжения боеприпасов, а также приемлемую в служебном обращении чувствительность к механическим воздействиям и безопасность работ в условиях серийного производства.
Предложенный аэрозолеобразующий состав является пригодным для снаряжения изделий непосредственно после приготовления композиции, без гранулирования, сушки и автономного прессования зарядов, что более технологично и заметно сокращает производственный цикл.
Введение в состав водного раствора двухлористого олова формирует устойчивое пленочное покрытие на частицах порошка фосфора красного, которое в совокупности с графитом обеспечивает его флегматизацию и обеспечивает снижение чувствительности к механическим воздействиям, что делает состав безопасным в служебном обращении и позволяет исключить защитную атмосферу на технологических операциях изготовления.
При этом составу сообщается вязкотекучесть, достаточная для выгрузки непосредственно в снаряжаемые изделия, что заметно упрощает технологию и сокращает производственный цикл.
Для диспергирования горящего состава, воспламеняемого штатными средствами боеприпасов, не требуется специальных разрывного и метательного зарядов, что значительно повышает маскирующую способность от повышенной массы полезной нагрузки.
Двухлористое олово - это водорастворимый флегматизатор, обладающий антипирогенными свойствами, особенно в форме водного раствора, используемый в качестве технологической добавки.
Технологическая эффективность двухлористого олова для использования при изготовлении аэрозолеобразующего состава на основе фосфора красного по водной технологии определяется его высокой растворимостью в воде.
При содержании в составе фосфора красного, который является аэрозолеобразователем, менее 97 мас.% снижается эффективность маскирующего действия.
При содержании в составе фосфора красного более 99 мас.% увеличивается чувствительность к механическим воздействиям и не обеспечивается технологическая безопасность при изготовлении композиции.
При введении в состав двухлористого олова более 3 мас.% чувствительность фосфора красного дополнительно не снижается, а избыток флегматизатора является балластом в составе.
При содержании в составе двухлорного олова менее 1 мас.% неудовлетворительно стабилизируются свойства из-за неполного покрытия частиц фосфора красного защитной пленкой флегматизатора.
Введение в состав дополнительно графита повышает технологичность при переработке за счет улучшения сыпучести, которая позволяет производить объемное дозирование состава в автоматическом режиме при снаряжении изделий, а также снижает чувствительность состава к механическим воздействиям в процессе безопасной переработки.
При содержании в составе графита менее 2 мас.% (сверх 100%) снижается технологичность смеси из-за неудовлетворительной сыпучести при объемном дозировании в серийном производстве и прессуемости шашек для снаряжения боеприпасов, то есть снижаются показатели назначения.
Содержание в составе графита более 3 мас.% (сверх 100%) не улучшает технологических свойств, а образующийся избыток технологической добавки уменьшает долю аэрозолеобразующего компонента.
При относительном массовом содержании двухлористого олова в водном растворе более 2,7 (относительно единицы воды) не обеспечивается полное растворение технологической добавки для равномерного распределения по флегматизируемой поверхности частиц фосфора красного во всем объеме дополнительно обрабатываемого компонента.
При содержании в технологическом растворе двухлористого олова в количестве менее 2,6 (относительно единицы воды) ухудшается структура приготавливаемого из аэрозолеобразующего состава заряда по причине эксудации излишков воды, что служит причиной нестабильного его функционирования.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, таким образом технический результат достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется примером выполнения предложенного аэрозолеобразующего состава по принятой в отрасли технологии.
2
2
В смесителе готовят водный раствор двухлористого олова (SnCl), ТУ-09-5393-88 в количестве 1-3 мас.% (в пересчете на сухое вещество) для обработки 97-99 мас.% порошка фосфора красного. Водный раствор хлористого олова готовят растворением в 1 массовой части воды 2,6-8,1 массовых частей SnCl при перемешивании до полного растворения последнего.
Затем в смеситель вводится навеска фосфора красного технического по ГОСТ 8655 с размерами частиц 30-80 мкм. Суспензия перемешивается в течение 10-15 минут при нормальной температуре.
После этого (по варианту выполнения состава) в суспензию флегматизированного фосфора красного вводят графит пиротехнический, ГОСТ 8295 и перемешивают в течение 5 минут.
Приготовленные по вариантам составов смеси фильтруют на подложке при нормальной температуре, после чего сушат при температуре 85-90°С в сушильном шкафу в течение 5 часов.
Готовый продукт - аэрозолеобразующий состав - расфасовывают для хранения, транспортировки или прессуют из него заряды для дымообразующих изделий.
Загрузку компонентов в смеситель и расфасовку готового продукта выполняют в защитной атмосфере азота.
Оптимальное содержание компонентов состава было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и экспериментально проверено на опытных зарядах при массовом соотношении компонентов в них в пределах предложенных диапазонов содержания, на границах и за границами диапазонов.
Характерные составы испытанных зарядов, в сопоставлении с составом по ближайшему аналогу (прототипу), приведены в таблице 1.
Таблица 1
Рецептура испытанных составов
Компоненты
Содержание компонентов (мас.%)
Прототип
1
2
3
4
5
Фосфор красный Технический
90
96
97
98
99
99,5
Фторкаучук СКФ-32
9
-
-
-
-
-
Графит
1
-
3*
-
-
2*
Двухлористое олово
-
4
3
2
1
0,5
*- сверх 100% состава
Основные технические характеристики (функциональные и технологические), полученные при испытаниях опытных образцов составов, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Показатели назначения и технологические характеристики
Характеристики
СОСТАВЫ
Прототип
1
2
3
4
5
Дымообразующая способность, мас.%
205
224
225
227
227
205
Маскирующая способность, м<sup>2</sup>/г
8,5
9,5
9,0
10,0
9,0
8,5
Чувствительность к трению по ОСТ 3-6609
6
7
6
8
7
3
Класс опасности
выс.
выс.
выс.
выс.
выс.
очень выс.
Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, подтверждают преимущества предложенного нового технического решения, сравнительно с составом-прототипом, по дымообразующей и маскирующей способностям, а также по снижению чувствительности к трению, что повышает эффективность основного действия состава по назначению и повышает технологичность его изготовления и переработки в заряды.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного изготовления в серийном производстве по действующей технологии аэрозолеобразующего состава можно сделать вывод о соответствии его критериям патентоспособности.
Предложенный состав является самодостаточным для использования в качестве автономного средства, генерирующего при горении аэрозоль, образующий в атмосфере плотное устойчивое облако, которое служит маскировочной завесой для скрытного перемещения техники.
При этом твердая фаза аэрозоля является источником инфракрасного излучения в диапазоне длин волн, испускаемых нагретыми двигательными системами и функционирующей спецтехникой, что противодействует их идентификации средствами теплопеленгации в управляемом объекте.
Особенностью состава по изобретению является то, что эта готовая смесь может быть использована в качестве структурного аэрозолеобразующего компонента в дымовых пиротехнических композициях различного назначения, что расширяет технологические возможности и область применения состава в зарядах и снаряжении.