ЛИТЬЕВОЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ДЫМА
INJECTION MOULDING PYROTECHNICAL COMPOSITION FOR GENERATION OF SMOKE

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий в атмосфере дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы.
Уровень данной области техники характеризует литьевой металлохлоридный состав, при горении образующий дымовую завесу, описанный в патенте DE №2451701, C06D 3/00, 1976 г., который включает смесь порошка хлорпарафина и парафина жидкого в функциональном соотношении при суммарном содержании в композиции 20-90 мас.%, металлическое горючее в форме порошка металла (алюминия, магния) и оксид цинка в качестве дымообразователя.
Недостатком указанного состава является наличие пламенного горения из-за несбалансированности массового соотношения компонентов, что определяет его низкую маскирующую способность.
При этом образующаяся пиролизная сажа остается в шлаках из углеродного каркаса, формирующегося при разложении хлорпарафинов, кроме основного хлорирующего агента HCl.
Другим недостатком, который ограничивает использование по назначению высокоплотного заряда, полученного прессованием из этого пиротехнического дымообразующего состава, является нестабильность горения при температуре ниже минус 30°С.
Более совершенным является литьевой пиротехнический состав для образования дымовой маскирующей завесы по патенту RU №2353605 С1, C06D 3/00, C06B 27/00, 2009 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.
Известный литьевой пиротехнический состав для образования дымовой маскирующей завесы включает смесь порошка хлорпарафина и хлорпарафина жидкого в массовом соотношении как 1:(2-4), порошок алюминия в качестве металлического горючего и дымообразователь - окись цинка при следующем соотношении компонентов (мас.%):
порошок хлорпарафина
40-48
хлорпарафин жидкий
12-20
порошок алюминия
5-9
окись цинка
31-35.
Известный состав характеризуется тем, что формируемая оптически непрозрачная дымовая завеса обладает новым дополнительным свойством: поглощает электромагнитное излучение, в частности лазерное с длиной волны 1,06 мкм и инфракрасное с длиной волны 1,2 мкм, увеличивая маскирующую способность генерируемого аэрозоля за счет искажения отраженных сигналов в средствах локации, которые не идентифицируются с охраняемой техникой при скрытном передвижении в маскирующей завесе.
Оптимизированное массовое соотношение в пиротехническом составе порошкового хлорпарафина и хлорпарафина жидкого необходимо для обеспечения текучести смеси при ее переработке в заряды по литьевой технологии.
Смесь порошка хлорпарафина и хлорпарафина жидкого является поставщиком хлорирующего агента HCl для образования хлоридов металлов, а также пиролизной сажи, частички которой имеют размер половины длины волны излучения средств локации (обнаружения и наведения) и радиационного излучения работающих двигателей авто- и бронетехники. Это обеспечивает их поглощение, при рассредоточении и значительном снижении отраженных сигналов до уровня фоновых.
Хлорпарафин жидкий обеспечивает в пиротехническом составе смачивание всей композиции, нагретой до температуры ее заливки непосредственно в корпуса изделий.
Алюминиевый порошок, равномерно распределенный в составе, служит металлическим горючим для создания хлоридов алюминия, переводимых в аэрозоль, разогревая при этом инертную окись цинка для активации замещения кислорода хлором окислителей, при котором образуется хлорид цинка - основной дымообразователь маскирующей завесы.
Однако недостатком известного пиротехнического состава является узкий диапазон поглощения электромагнитного излучения и неполнота использования металлов композиции для создания оптически плотной маскирующей дымовой завесы.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональности генерируемого аэрозоля по основному назначению маскировки объектов техники и формированию помех для их локации.
Требуемый технический результат достигается тем, что известный литьевой пиротехнический состав для генерирования дыма, содержащий смесь порошкового хлорпарафина с хлорпарафином жидким, порошок алюминия и окись цинка, согласно изобретению дополнительно включает в качестве активирующих добавок гексахлорэтан и тиомочевину в долевом содержании как 2:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
порошок хлорпарафина
36-39
хлорпарафин жидкий
19-17
алюминиевый порошок
6-10
окись цинка
30-28
гексахлорэтан
4-6
тиомочевина
2-3.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили расширение диапазона поглощаемого электромагнитного излучения для противодействия тепловым головкам самонаведения, а также повысили степень маскировки объектов вооружения и военной техники за счет создания более плотной дымовой завесы.
Введение в пиротехнический состав гексахлорэтана, содержащего 90% хлора, который хорошо возгоняется и активирует хлорирование структурных металлов при горении, увеличивает дисперсную фазу аэрозоля.
Тиомочевина служит активатором горения состава, выделяя при термодеструкции серу, которая активно взаимодействует с алюминием.
Выбранное оптимальное соотношение в дымообразующем составе гексахлорэтана (4-6 мас.%) и тиомочевины (2-3 мас.%) было экспериментально определено по максимальному формированию дисперсной фазы аэрозоля, при максимальном взаимодействии со структурными металлами как 2:1, чтобы обеспечить повышение маскирующей способности дымовой завесы.
При содержании в пиротехническом составе порошкового хлорпарафина в количестве меньше 36 мас. % является недостаточным для формирования дыма заданной плотности с требуемой маскирующей способностью.
При содержании в пиротехническом составе порошкового хлорпарафина больше 39 мас.%  требуется введение пропорционально большего количества хлорпарафина жидкого при соответствующем снижении массы металлического горючего, что приведет к снижению эффективности дымообразования.
При содержании в пиротехническом составе хлорпарафина жидкого больше 19 мас.% композиция приобретает повышенную вязкость, препятствующую переработке в заряды по литьевой технологии. Состав необходимо разогревать до более высокой температуры и при этом требуется продолжительное время для затвердевания зарядов, что нетехнологично. Функционирование этих зарядов ухудшается из-за роста скорости пламенного горения при формировании большого количества шлаков и низкого дымообразования.
При содержании в пиротехническом составе хлорпарафина жидкого меньше 17 мас.% ухудшаются литьевые свойства вязкотекучей композиции, которую необходимо разогревать, что повышает технологическую пожароопасность.
При содержании в пиротехническом составе порошка алюминия больше 10 мас.% возникает пламенное горение, при котором алюминий частично сгорает, не создавая требуемого количества дымообразующего хлорида алюминия.
При содержании в пиротехническом составе порошка алюминия меньше 6 мас.% температура нестабильного горения заряда недостаточна для полноты использования структурных компонентов по назначению, при этом образуется много шлаков, на которых оседает функциональный аэрозоль, что делает дымообразование неудовлетворительным по оптической маскировке объектов техники.
При содержании в пиротехническом составе окиси цинка больше 30 мас.% затруднено воспламенение заряда, характеризующегося неполнотой сгорания при относительно низкой развиваемой температуре горения, поэтому образуется балластный инертный компонент, снижающий эффективность дымообразования из-за неполноты использования окиси цинка.
При содержании в пиротехническом составе окиси цинка меньше 28 мас.% увеличивается скорость горения и падает время существования дымовой завесы, поэтому требуется больший расход аэрозоля или увеличение функциональных зарядов для постановки заданной маскирующей завесы.
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 эффектом суммы признаков.
Предложенный литьевой пиротехнический состав для формирования маскирующего дыма приготавливается в обычном промышленном смесителе по принятой в отрасли технологии.
В смеситель загружают мерное количество компоненты согласно оптимизированному массовому соотношению (мас.%): 37,5±1,5 порошковый хлорпарафин марки ХП-1100, 8±2 алюминиевого порошка марок ПА-4 или АСД-4, 29±1 окиси цинка в форме равноценных цинковых белил марок БЦО, БЦ-1 или БЦ-М по ГОСТ 202-84, 5±1 гексахлорэтана, 2,5±0,5 тиомочевины и 18±1 жидкого хлорпарафина марки ХП-470, которые перемешивают в течение 17-20 минут для равномерного их распределения в объеме.
Затем из приготовленной массы, нагретой до температуры 50°С, льют функциональные заряды непосредственно в корпуса изделий, где происходит остывание при температуре окружающей среды без вспучивания и растрескивания.
Оптимальное соотношение компонентов в предложенном дымообразующем составе было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и подтверждено достигнутыми показателями назначения, полученными при испытании опытных образцов изделий на стенде.
Для обработки и проверки достижения требуемых показателей назначения были приготовлены и испытаны пиротехнические составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов их содержания, на границах и за границами пределов этих диапазонов, представленные в Таблице.
Проведенные огневые испытания по постановке дымовых маскирующих завес показали, что заряды из составов 2-4 полностью обеспечивают тактико-технические требования по маскирующему действию генерируемого при горении аэрозоля.
2
2
При скорости горения зарядов из предложенного пиротехнического состава 1,2-1,3 мм/с маскирующая способность дымовой завесы в видимом диапазоне достигнута 4,8 м/г, а в инфракрасном диапазоне 1,0-2,8 мкм составляет 1,3 м/г, что превышает уровень показателей известных аналогов.
Состав 1 характеризуется неудовлетворительными показателями назначения, пониженными оптической плотностью и маскирующей способностью, что является результатом пламенного горения с высокой скоростью, при которых снижается выход в аэрозоль дисперсной фазы.
Состав 5 имеет пониженную эффективность дымообразования из-за неполного использования окиси цинка и фильтрации аэрозоля в образующихся шлаках большой массы; заряды из этого состава плохо воспламеняются и нестабильно горят.
Технологичность изготовления состава по изобретению из доступных компонентов и улучшение показателей назначения дымообразующих зарядов для образования маскирующих завес позволяет рекомендовать его для промышленного производства функциональных изделий, поставляемых заказчикам.
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 практической возможности серийного изготовления зарядов из дымообразующего состава на действующем в отрасли оборудовании можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.