ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЛИТЬЕВОЙ СОСТАВ
PYROTECHNICAL MOULDING COMPOSITION

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовую завесу на воздухе, используемую для постановки маскирующих завес.
Уровень данной области техники характеризует дымообразующий состав, описанный в изобретении JP №53-46884, C06D 3/00, который содержит (мас.%):
нитрат щелочного металла
6-10
уголь из джута
1-3
порошкообразный хлорпарафин
8-17
жидкий хлорпарафин
8-13
окись цинка
25-40
пироксилин
25-35
Недостатком описанного состава является его нетехнологичность по причине непригодности для высокопроизводительной литьевой технологии и из-за многокомпонентности состава, влияние на показатели назначения каждого и совокупно трудно соблюсти в промышленном производстве при серийном промышленном изготовлении.
В этом составе порошковый хлорпарафин используется в качестве технологической добавки относительно малого содержания, что определяет низкую его маскирующую способность.
Более совершенным является литьевой состав по патенту DE 2451701, C06D 3/00, 1976 г., который по большинству совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.
Известный литьевой дымообразующий металлохлоридный состав включает смесь порошка хлорпарафина и жидкий хлорпарафин в оптимизированном соотношении при суммарном содержании в композиции 20-90 мас.%, металлическое горючее в форме порошка металлов или оксида металлов и окись цинка в качестве дымообразователя.
2
Согласно описанию известного состава в нем могут содержаться следующие смеси порошков (мас.%): 20Mg+45ZnO; 20Al+45ZnO; 30Al; 20Al; 5Al+CaSi.
Недостатком известного состава является пламенное горение из-за несбалансированности массового соотношения компонентов, что определяет низкую маскирующую способность.
Сажа, образующаяся при горении известного состава, остается в шлаках, так как при разложении хлорпарафинов, кроме основного хлорирующего агента - хлорного водорода, образуется шлаковый углеродный каркас.
Другим недостатком, который ограничивает использование известного переуплотненного дымообразующего состава в боевых зарядах по назначению, является нестабильность горения при температурах ниже минус 50°С.
Задачей, на решение которой направленно настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и показателей назначения универсального дымообразующего состава.
Требуемый технический результат достигается тем, что пиротехнический литьевой состав для образования дымовой маскирующей завесы содержит смесь порошка хлорпарафина и жидкого хлорпарафина, порошок алюминия в качестве металлического горючего и дымообразователь, согласно изобретению порошок хлорпарафина и жидкий хлорпарафин он содержит в соотношении 1:(2,4-3,3), а в качестве дымообразователя - окись цинка или цинковые белила при следующем соотношении компонентов (мас.%):
порошок хлорпарафина
40-48
жидкий хлорпарафин
12-20
алюминий
5-9
окись цинка или цинковые белила
31-35
Отличительные признаки обеспечили формирование плотной завесы дыма с повышенной маскирующей способностью, дополнительным свойством которого является поглощение электромагнитного излучения с длиной волны 1,06 и 1,2 мкм, лазерного и инфракрасного (ИК) излучений соответственно.
25
30
22
18
32
6
Смесь порошкообразного хлорпарафина (CHCl) и жидкого хлорпарафина (СНCl) является поставщиком хлорирующего агента НС1 для образования хлоридов металлов, а также пиролизной сажи, частички которой имеют размер половины падающей волны лазерного и ИК-излучения. Это обеспечивает их поглощение, значительно снижая отраженный сигнал, который в электронных средствах обнаружения и наведения не идентифицируется с защищаемой целью.
Содержание жидкого хлорпарафина в количестве 12-20 мас.% необходимо для обеспечения литьевой технологии изготовления состава, когда при температуре 50°С смачивается полностью вся композиция, заливаемая в корпус изделия.
При содержании жидкого хлорпарафина менее 12 мас.% состав вязкий, плохо льется, поэтому необходимо больше разогревать, что повышает опасность воспламенения на производстве.
При содержании в составе жидкого хлорпарафина больше 20 мас.% резко возрастает вязкость массы, переработка которой нетехнологична из-за высокой температуры ее разогрева и продолжительного времени затвердевания изготовленных зарядов, скорость пламенного горения которых растет. В результате образуется много шлаков и мало дыма.
Оптимизированное массовое содержание в составе жидкого хлорпарафина и порошкового хлорпарафина в соотношении 1:(2,4-3,3) обеспечивает пластичность смеси для переработки.
При содержании в составе порошкового хлорпарафина в количестве, меньшем 40 мас.%, хлорирующего агента недостаточно для формирования дыма заданной плотности с требуемой маскирующей способностью.
Содержание в составе порошкового хлорпарафина более 48 мас.% требует введения пропорционально большего количества жидкого хлорпарафина, что определяет снижение массы металлического горючего и, как следствие, уменьшение хлоридов. В результате образуется балласт хлорпарафинов, а главное, падает дымообразование.
Алюминиевый порошок, диспергированный в составе, служит металлическим горючим для создания хлоридов алюминия, образующих дымовое облако. Кроме того, активное горение алюминия разогревает окись цинка для активации замещения кислорода хлором окислителей, при котором образуются хлориды цинка - основной дымообразователь состава.
При содержании порошка алюминия менее 5 мас.% температура горения состава недостаточна для полноты использования структурных компонентов по назначению, образуется много шлаков, дымообразование неудовлетворительное. Горение заряда имеет нестабильный характер.
Содержание в составе порошка алюминия более 9 мас.% служит причиной пламенного горения, при котором не образуется необходимого количества дымообразующих хлоридов металлов из-за того, что алюминий сгорает.
Введение в состав окиси цинка менее 31 мас.% приводит к увеличению скорости горения и падению времени существования дыма, следовательно, при этом требуется больший расход дымообразующего состава.
Содержание в составе окиси цинка более 35 мас.% затрудняет ее воспламенение в полном объеме от развиваемой температуры горения, поэтому образуется балластный инертный компонент, снижающий эффективность дымообразующего состава.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.
Приготовление дымообразующего состава производится на обычных смесителях по принятой технологии смешивания пиротехнических составов.
В смеситель загружается мерное количество ингредиентов согласно оптимизированному массовому соотношению: порошковый хлорпарафин марки ХП-1100 в количестве 40-48 мас.%, порошок алюминия марок ПА-4 или АСД-4 в количестве 5-9 мас.%, окись цинка (цинковые белила марок БЦО, БЦ-1 или БЦО-М по ГОСТ 202) и жидкий хлорпарафин марки ХП-470, которые перемешиваются в течение 20 минут для равномерного диспергирования в объеме.
Из приготовленной массы, нагретой до температуры 50°С, льют мерные заряды непосредственно в корпус изделий, используемых для постановки дымовых завес.
Использование в качестве окиси цинка промышленно выпускаемых цинковых белил снижает потребительскую стоимость зарядов, при этом содержащиеся в них примеси существенно не влияют на функционирование состава и маскирующую способность генерируемого аэрозоля.
Оптимальное соотношение компонентов в предложенном дымообразующем составе было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и опробовано на функционирование по назначению в опытных изделиях на стендовых испытаниях.
Ниже в таблице 1 приведены характерные примеры составов с граничным содержанием компонентов оптимизированных диапазонов внутри диапазона массового содержания компонентов и за их границами.
Качественный и количественный состав испытанных зарядов.
Таблица 1
Компоненты
Содержание компонентов, мас.%
СОСТАВЫ
1
2
3
4
5
Прототип
Хлорпарафин порошок
38
40
45
48
50
14-76
Хлорпарафин жидкий
22
20
15
12
10
6-14
Алюминий порошок
10
9
6
5
3
20-30
Окись цинка
30
31
34
35
37
45
Сравнительные показатели назначения и функциональные характеристики составов 1-5 приведены в таблице 2.
Основные технические характеристики составов.
Таблица 2
Показатели
СОСТАВЫ
1
2
3
4
5
Прототип
Маскирующая способность, м<sup>2</sup>/г при φ=60-80%
3,6-4,2
5,0-7,4
5,0-7,4
5,0-7,4
3,2-3,8
3,5
Скорость горения, м/с
0,35
0,28
0,25
0,18
0,13
0,1
Дымообразующая способность, %
70
85
85
85
60
70
Кол-во шлаков, %
30
15
15
15
40
30
Время работы, мин
4,8
5,8
6,0
6,3
7,0
8-10
Длина маскирующей завесы, м
450
670
650
630
350
450-500
Из таблицы 2 следует, что использование дымообразующего состава, содержащего металлическое горючее в виде алюминиевого порошка в количестве более 9 мас.% и менее 5 мас.% нецелесообразно, так как это приводит к резкому ухудшению его дымообразующей и маскирующей способности.
Аналогичный эффект наблюдается при увеличении доли окиси цинка более 35 мас.%.
При содержании порошкового и жидкого хлорпарафинов за оптимизированными пределами диапазонов содержания снижается дымообразование и маскирующая способность формируемой завесы.
Содержание окиси цинка менее 31 мас.% резко сокращает время существования дымовой завесы, а более 35 мас.% ухудшает маскирующую способность генерируемого дымового облака, плотность которого снижается из-за повышенного шлакообразования структурных компонентов состава.
Следовательно, предложенный дымообразующий состав является существенно отличным от известных аналогов и продуктивным по целевому использованию.
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 серийного изготовления дымообразующего состава можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.