RU2448935C1 - Pyrotechnic composition for producing black smoke - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to pyrotechnic compositions, combustion of which generates a cloud of black smoke used for marking and in signal rockets. The pyrotechnic composition for producing black smoke contains potassium chlorate and crude coal anthracene which contains 2-5 wt % anthracene oil, with the following ratio of components, wt %: potassium chlorate 53-57; anthracene 43-47.

EFFECT: engineering solution increases functional reliability of the pyrotechnic composition, combustion of which generates smoke with a deep black colour, which is well visible and distinctive from a long distance for a long period of time.

2 tbl

Description

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется облако черного дыма, используемого для целеуказания, в сигнальных ракетах.The invention relates to pyrotechnic compositions, the combustion of which generates a cloud of black smoke used for target designation in signal missiles.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический дымообразующий состав, описанный в патенте RU 2350589, C06D 3/00, 2008 г., который включает хлорсодержащий окислитель, высокодисперсное металлическое горючее, дымообразователь - антрацен каменноугольный сырой с содержанием антраценового масла 1-3 мас.% и фторкаучук в качестве связующего.The level of this technical field is characterized by a pyrotechnic smoke-forming composition described in patent RU 2350589, C06D 3/00, 2008, which includes a chlorine-containing oxidizing agent, highly dispersed metal fuel, a smoke generator - raw coal anthracene with anthracene oil content of 1-3 wt.% And fluororubber as a binder.

При горении заряда из описанного пиротехнического состава формируется дымовая завеса с хорошей кроющей способностью и минимальной светопроницаемостью, которая достаточно устойчива в воздухе и не ядовита.When a charge is burning, a smoke screen is formed from the described pyrotechnic composition with good hiding power and minimal light transmission, which is quite stable in the air and not toxic.

Генерируемый аэрозоль, включающий дисперсную фазу MgCl₂ и MgF₂, служит надежным экраном для защищаемых объектов, противодействующим средствам обнаружения и наведения на цель.The generated aerosol, including the dispersed phase of MgCl ₂ and MgF ₂ , serves as a reliable screen for protected objects, counteracting means of detection and targeting.

Содержание в составе оптимального количества антрацена обеспечивает при горении его термодеструкцию, в результате которой в маскирующем облаке заметно повышается содержание несгоревших активных частиц углерода, увеличивающих дисперсную фазу и ее эффективность.The content of the optimal amount of anthracene in the composition ensures its thermal degradation during combustion, as a result of which the content of unburned active carbon particles in the masking cloud significantly increases, increasing the dispersed phase and its efficiency.

Выбор антрацена сырого каменноугольного, который содержит антраценовое масло, определен тем, что пиротехнический состав приобретает пластичность, исключается пыление компонентов в процессе смешивания и при этом обеспечивается необходимая плотность заряда, который прессуется относительно низким давлением (300-400 кгс/см²).The choice of raw coal anthracene, which contains anthracene oil, is determined by the fact that the pyrotechnic composition acquires plasticity, the dusting of components during mixing is eliminated, and the necessary charge density is ensured, which is pressed with a relatively low pressure (300-400 kgf / cm ² ).

Антрацен сырой каменноугольный характеризуется доступностью в отечественном производстве и прогрессивными технологическими свойствами.Raw coal anthracene is characterized by availability in domestic production and progressive technological properties.

Заряды из описанного пиротехнического состава характеризуются относительно невысокой скоростью горения 0,5-0,6 мм/с, обеспечивая в течение продолжительного времени действия требуемую маскирующую способность 4,7-4,8 м²/г аэрозольного облака.Charges from the described pyrotechnic composition are characterized by a relatively low burning rate of 0.5-0.6 mm / s, providing for a long time the required masking ability of 4.7-4.8 m ² / g of aerosol cloud.

На выходе из генератора черный цвет дыма, имеющего высокую температуру, под воздействием кислорода воздуха окисляется до CO и CO₂, в результате чего приобретает серый окрас, что не влияет на функциональность образуемого аэрозольного облака по назначению.At the outlet of the generator, the black color of the smoke, which has a high temperature, oxidizes to CO and CO ₂ under the influence of atmospheric oxygen, resulting in a gray color, which does not affect the functionality of the aerosol cloud formed for its intended purpose.

Недостатком этого состава является узкоцелевое назначение в качестве маскировочного, непригодность его для использования в качестве сигнального, образующего при горении аэрозоль черного цвета, характеризующийся большой дальностью видимости и различимости.The disadvantage of this composition is the narrow-purpose use as a camouflage, its unsuitability for use as a signal, forming a black aerosol during combustion, characterized by a large range of visibility and distinguishability.

Отмеченный недостаток устранен в двухкомпонентном составе для образования черного дыма, который по назначению и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога, описанном в книге Шидловского А.А. «Основы пиротехники». - М.: Машиностроение, 1973 г., с.249.The noted drawback is eliminated in a two-component composition for the formation of black smoke, which, according to its purpose and the number of coincident features, was chosen as the closest analogue described in the book by A. Shidlovsky "Fundamentals of pyrotechnics." - M.: Mechanical Engineering, 1973, p.249.

Известный пиротехнический состав для образования черного дыма содержит (мас.%): хлорат калия - 52 и антрацен - 48.Known pyrotechnic composition for the formation of black smoke contains (wt.%): Potassium chlorate - 52 and anthracene - 48.

Особенностью этого состава является значительное количество хлората калия, что при высокой температуре горения обеспечивает не возгонку антрацена, а неполное его сгорание с выделением большого количества сажи, обеспечивая тем самым черный цвет образуемого аэрозоля, который используется в качестве сигнального.The peculiarity of this composition is a significant amount of potassium chlorate, which at high combustion temperature provides not sublimation of anthracene, but its incomplete combustion with the release of a large amount of soot, thereby ensuring the black color of the aerosol formed, which is used as a signal.

Недостатком известного состава является относительно высокая пористость, определяющая повышенную скорость горения заряда и, следовательно, малое время существования визуального сигнала.A disadvantage of the known composition is the relatively high porosity, which determines the increased rate of combustion of the charge and, therefore, the short lifetime of the visual signal.

Кроме того, формируемый при горении известного состава дымовой сигнал имеет относительно небольшую дальность видимости и различимости из-за того, что генерируемый черный дым имеет сероватый оттенок, так как избыточная часть антрацена не сгорает, а возгоняется, чем снижается дисперсная фаза сажи в аэродисперсном состоянии.In addition, the smoke signal generated during combustion of a known composition has a relatively small range of visibility and visibility due to the fact that the generated black smoke has a grayish tint, since the excess part of anthracene does not burn, but sublimates, which reduces the dispersed phase of soot in the aerodispersed state.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение функциональности состава черного дыма в качестве сигнального, имеющего повышенную дальность видимости и различимости.The problem to which the present invention is directed, is to improve the functionality of the composition of black smoke as a signal, having an increased range of visibility and distinguishability.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический состав черного дыма, содержащий хлорат калия и антрацен каменноугольный сырой, согласно изобретению, включает антрацен, содержащий от 2 до 5 мас.% антраценового масла, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The required technical result is achieved in that the known pyrotechnic composition of black smoke containing potassium chlorate and raw coal anthracene, according to the invention, includes anthracene containing from 2 to 5 wt.% Anthracene oil, in the following ratio, wt.%:

хлорат калияpotassium chlorate 53-5753-57 антраценanthracene 43-4743-47

Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности пиротехнического состава, при горении которого образуется дым радикально черного цвета, который хорошо видим и различим на большом удалении в течение продолжительного времени.Distinctive features provided an increase in the functional reliability of the pyrotechnic composition, during the combustion of which radically black smoke is formed, which is clearly visible and distinguishable at a great distance for a long time.

Ограничение содержания антраценового масла в антрацене в диапазоне 2-5 мас.% определено функциональными свойствами состава: уменьшение поверхности горения от снижения пористости при уплотнении заряда прессованием с высокими удельными усилиями (800-1000 кгс/см²), не вызывающими механического выдавливания масла.The limitation of the content of anthracene oil in anthracene in the range of 2-5 wt.% Is determined by the functional properties of the composition: reduction of the burning surface from a decrease in porosity during charge compression by pressing with high specific forces (800-1000 kgf / cm ² ) that do not cause mechanical extrusion of the oil.

Содержание в антрацене антраценового масла менее 2 мас.% вынуждает вдвое снижать давление прессования зарядов до безопасного по причине возможного взрыва из-за высокой чувствительности состава к трению.The content of anthracene oil in anthracene less than 2 wt.% Forces to halve the pressure of pressing charges to safe due to a possible explosion due to the high sensitivity of the composition to friction.

При содержании антраценового масла выше 5 мас.% происходит его экссудация в процессе переработки состава и в зарядах при хранении.When the content of anthracene oil is above 5 wt.%, Its exudation occurs during processing of the composition and in charges during storage.

Антраценовое масло в оптимизированном диапазоне содержания обеспечивает пластичность составу, исключая пыление при смешивании компонентов, то есть улучшает технологичность.Anthracene oil in an optimized content range provides plasticity to the composition, eliminating dusting when mixing the components, that is, improves manufacturability.

При содержании в составе хлората калия менее 53 мас.% возникает дефицит кислорода для полной термодеструкции антрацена, в результате чего часть антрацена не горит, а возгоняется. Цветовая насыщенность черного дыма снижается, приобретая серый оттенок на уровне прототипа, что сокращает дальность видимости и различимости сигнального облака.When the content of potassium chlorate in the composition is less than 53 wt.%, Oxygen deficiency arises for complete thermal decomposition of anthracene, as a result of which part of the anthracene does not burn, but sublimates. The color saturation of black smoke decreases, acquiring a gray tint at the prototype level, which reduces the range of visibility and visibility of the signal cloud.

При содержании в составе хлората калия более 57 мас.% физически снижается масса антрацена, который при избытке окислителя сгорает полнее, без образования свободных частичек сажи, что заметно снижает насыщенность черного цвета в генерируемом аэрозоле. При этом состав быстро сгорает, не обеспечивая заданного времени действия сигнала.When the content of potassium chlorate in the composition is more than 57 wt.%, The mass of anthracene physically decreases, which, with an excess of oxidizing agent, burns more fully, without the formation of free soot particles, which significantly reduces the black saturation in the generated aerosol. At the same time, the composition quickly burns out, not providing the specified signal action time.

При содержании в составе антрацена больше 47 мас.% образуются его несгорающие излишки, которые возгоняются, в результате чего дым становится серым.When the content of anthracene is more than 47 wt.%, Its non-combustible surplus is formed, which sublimates, as a result of which the smoke becomes gray.

При содержании в составе антрацена меньше 43 мас.% снижается выход свободного углерода в аэрозоль, который теряет насыщенность черного цвета и, соответственно, соответствие назначению по основным показателям.When the content of anthracene is less than 43 wt.%, The yield of free carbon in the aerosol is reduced, which loses its black saturation and, accordingly, compliance with the purpose for the main indicators.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve the novelty of quality that is not inherent in the signs of disunity, that is, the task is solved not by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.

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 пиротехнического состава черного дыма в действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for a pyrotechnic specialist, showed that it is not known, and taking into account the possibility of industrial serial production of pyrotechnic composition of black smoke in the existing production, we can conclude that patentability criteria.

Предложенный пиротехнический состав приготавливают простым смешиванием в серийных смесителях мерного количества структурных компонентов.The proposed pyrotechnic composition is prepared by simple mixing in serial mixers of a measured amount of structural components.

Прессование зарядов из пиротехнических составов, включающих антрацен, содержащий антраценаценовое масло в оптимизированном диапазоне 2-5 мас.%, осуществлялось при давлениях 300-350 кг/см².Charging charges from pyrotechnic compositions, including anthracene, containing anthracene oil in an optimized range of 2-5 wt.%, Was carried out at pressures of 300-350 kg / cm ² .

Для оптимизации количественного соотношения компонентов пиротехнического состава по изобретению были приготовлены композиции для испытаний, которые включали структурные элементы в пределах предложенного диапазона, в его середине и за границами оптимизированных значений минимально и максимально необходимого количества их массового содержания.To optimize the quantitative ratio of the components of the pyrotechnic composition according to the invention, test compositions were prepared that included structural elements within the proposed range, in the middle and outside the optimized values of the minimum and maximum required mass content.

Характерные значения компонентов в указанных составах и показатели назначения представлены в табл.1 и 2.The characteristic values of the components in the indicated compositions and indicators of purpose are presented in tables 1 and 2.

Таблица 1Table 1 Количественное соотношение компонентов в пиротехническом составеThe quantitative ratio of components in the pyrotechnic composition компонентыComponents Содежание компонентов в составе, мас.%The content of the components in the composition, wt.% вар.1var. 1 вар.2var. 2 вар.3var. 3 вар.4var. 4 вар.5var. 5 хлорат калияpotassium chlorate 5252 5353 5656 5757 5858 антраценanthracene 4848 4747 4444 4343 4242

Таблица 2table 2 Показатели назначенияDestination metrics КомпонентыComponents Значения технических характеристикSpecifications Values вар.1var. 1 вар.2var. 2 вар.3var. 3 вар.4var. 4 вар. 5var. 5 цвет дымаsmoke color серыйGray черныйthe black черныйthe black черныйthe black сероватыйgrayish дальность видимости, кмvisibility range, km 1,11,1 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1,21,2 дальность различимости, кмrange of visibility, km 0,80.8 1,21,2 1,21,2 1.21.2 0,90.9

Примечания.Notes.

1. Дымовое облако во всех вариантах выполнения составов образуется при сжигании пиротехнического заряда в корпусе ручной дымовой гранаты с массой снаряжения 250 г.1. A smoke cloud in all embodiments of the compositions is formed by burning a pyrotechnic charge in the body of a hand smoke grenade with a mass of equipment of 250 g.

2. Условия наблюдения происходили при горизонтальной видимости в атмосфере не менее 3 км и скорости приземного ветра 3-5 м/с.2. Observation conditions occurred with horizontal visibility in the atmosphere of at least 3 km and a surface wind speed of 3-5 m / s.

Из вышеприведенных таблиц следует, что варианты составов 2-4 по достигаемому техническому результату (насыщенности черного цвета, дальности различимости и видимости дымового облака) соответствуют тактико-техническому заданию заказчика и являются пригодными для практической реализации в дымовых сигнальных зарядах.From the above tables it follows that the variants of compositions 2-4 according to the achieved technical result (black saturation, range of visibility and visibility of the smoke cloud) correspond to the tactical and technical specifications of the customer and are suitable for practical implementation in smoke signal charges.

Claims (1)

Пиротехнический состав черного дыма, включающий хлорсодержащий окислитель и антрацен каменноугольный сырой, содержащий антраценовое масло, отличающийся тем, что он содержит в качестве окислителя хлорат калия, а антрацен каменноугольный сырой содержит антраценовое масло в диапазоне 2-5 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорат калия 53-57 антрацен каменноугольный сырой 43-47 Pyrotechnic composition of black smoke, including chlorine-containing oxidizing agent and raw coal anthracene containing anthracene oil, characterized in that it contains potassium chlorate as an oxidizing agent, and raw coal anthracene contains anthracene oil in the range of 2-5 wt.% In the following ratio of components, wt. .%:
potassium chlorate 53-57 anthracene raw coal 43-47