Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАРЯД
ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при изготовлении устройств и зарядов, обеспечивающих специальные эффекты при горении. При изготовлении пиротехнического заряда путем перемешивания спрессованных компонентов в качестве исходных используют вещества, предельная плотность которых меньше предельной плотности конденсированных продуктов, полученных в результате горения. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119637
Класс(ы) патента: F42B4/00, C06B21/00
Номер заявки: 5063722/02
Дата подачи заявки: 30.09.1992
Дата публикации: 27.09.1998
Заявитель(и): Колединский Геннадий Михайлович; Емельянов Валерий Нилович; Просянюк Вячеслав Васильевич; Вагонов Сергей Николаевич; Малютин Сергей Андреевич; Колединская Ольга Михайловна
Автор(ы): Колединский Геннадий Михайлович; Емельянов Валерий Нилович; Просянюк Вячеслав Васильевич; Вагонов Сергей Николаевич; Малютин Сергей Андреевич; Колединская Ольга Михайловна
Патентообладатель(и): Колединский Геннадий Михайлович
Описание изобретения: Изобретение относится к устройствам и зарядам, которые при горении дают специальные эффекты - световой, тепловой и т.д.
Известны заряды, специальные эффекты которых обеспечиваются подбором различных окислителей, горючих, катализаторов или ингибиторов горения. Так малогазовые составы для замедлителей должны сохранять форму и размеры исходного образца. Конденсированные частицы не должны вылетать (диспергировать) вовне, т. е. форс продуктов должен быть непрерывным. В то время как сигнальные средства должны давать искристый (мерцающий) форс (см. А.А. Шидловский. Воспламенительные системы ракетно-космической техники. Под ред. Проф. И.В. Тишунина. М., Мир, 1970).
Однако получение и управление специальными эффектами путем подбора требует длительных работ.
Известен заряд, содержащий предварительно перемешанные компоненты, запрессованные определенным усилием (см. А.А. Шидловский, с. 192). Однако прессование определенным усилием без учета особенностей характеристик промежуточных продуктов приводит к нарушению специального эффекта, а в некоторых случаях и к разрушению заряда.
Известен пиротехнический заряд, содержащий перемешанные и спрессованные окислитель и горючее, являющийся наиболее близким к заявленному.
(см. А.Н. Дорофеев и др. Авиационные боеприпасы. / Под ред. В.А. Кузнецова. Издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1968, с. 56).
Таким образом, недостаточный учет при изготовлении заряда физико-химических свойств промежуточных и конечных продуктов, образующихся при горении, приводит к неопределенности в получении специального эффекта, а иногда к аномальному срабатыванию заряда - прекращению горения, разрушению заряда и т. д. Технической задачей изобретения является создание пиротехнического заряда с заданным процессом образования продуктов сгорания. В заряде, содержащем предварительно перемешанные компоненты, запрессованные определенным усилием, взяты окислители и горючие, обеспечивающие реагирование в волне горения до конечных продуктов через промежуточные, причем для образования сплошного форса плотность конденсированных веществ в заряде непрерывно увеличивается от исходных компонентов до конечных продуктов.
Новые признаки заряда - его изготовление из горючих и окислителей, реагирующих в волне горения через промежуточные продукты и обеспечивающие заданное изменение плотности конденсированных веществ в геометрических размерах заряда в совокупности с известными признаками обеспечивают выполнение зарядом новой функции - обеспечение заданного форса продуктов сгорания за счет учета при изготовлении заряда увеличения пористости (коэффициента уплотнения) в последовательных зонах химических реакций.
Изложенная сущность изобретения поясняется примерами функционирования зарядов.
На чертежах, где изображены на фиг. 1: 1 - заряд; на фиг. 2: 2 - поры в исходном заряде; 3 - поры после протекания реакций; на фиг. 3 4 - давление газов в порах, приведен пример образования искристого форса заряда.
Заряд 1 изготовлен из компонентов, которые образуют в волне горения ряд последовательных продуктов. Исходный, промежуточный и конечный коэффициенты уплотнений рассматривают в геометрических размерах исходного образца и определяют по формуле

где

mo - масса исходного образца объема V;
индекс i обозначает последовательные реакции

где
aij - содержание j конденсированного компонента i стадии в %;
ρij- - плотность j компонента i стадии, которая зависит от температуры, возможных полиморфных и фазового превращений, и в общем случае можно записать в виде
ρij= ρoij(T)[1+αΔT],
где
ρoij(T) - - плотность, зависящая от полиморфных и фазовых превращений, α - коэффициент объемного расширения.

конденсированные вещества с коэффициентами уплотнения K0; K1; K2; K3 соответственно;
индекс* обозначает полиморфное или фазовое превращения;
Г1, Г3 - газообразные компоненты массой молекулярного веса (обычно газообразным компонентом в конденсированной фазе является кислород).
При "заторможенном" газовыделении давление в порах можно определить по формуле

где
R - газовая постоянная;
a - коэффициент пропорциональности;
Ti - температура i стадии (обычно T0<T>1 ≅T2≅T3)
При K0<K>1< <K>2<K>3, что соответствует и чисто безгазовом горении mr = 0.

В этом случае давление в порах на каждой последующей стадии превышает давление на предыдущей, и газ запирается в каждой зоне. При превышении давления критической величины, которая определяется прочностью на разрыв, последующая зона разрушается всегда.
При наличии газовыделения и вышеуказанного соотношения коэффициентов уплотнений, которые определяются максимальной плотностью образующихся продуктов
,
целостность образца определяется прочностью на разрыв из-за возникающего внутреннего давления и превышения предела прочности в i + 1 зоне.
Она разрушается при этом истекающими газами конденсированная фаза разлетается вовне.
При Ko>K1> >K2>K3, т.е.

только в случае также возможно разрушение i + 1 зоны.
При Ki-1>Ki<K>i+1 и газовыделении в i зоне, газ также запирается в ней.
Таким образом, при наличии последовательных реакций (даже при постоянной температуре) возможность регулирования определенного форса продуктов сгорания обеспечивается при подборе компонентов, образующих в волне горения конденсированные продукты с минимальной плотностью. При этом другой предел плотности ограничивать нецелесообразно, т.к. из-за снижения плотности продукты могут занять объем больший, чем исходный образец.
Так, известная смесь свинцового сурика и кремния (см. Вспомогательные системы ..., с. 294) имеет следующие последовательные реакции
2PbO = 2PbO + O2
O2 + Si = SiO2
2PbO = 2Pb + O2
O2 + Si = SiO2
В стехиометрической смеси ≈92% Pb3O4; ≈8% Si доля PbO составляет 32%. Максимальная плотность смеси при = 9,1 г/см3 равна 7,09 г/см3.
В результате первой реакции в смеси образуется 30% PbO и 2% O2 и сохраняется 60% PbO и 8% Si. При ρPbO = 8,0 г/см3 ρSi/ = 2,0 г/см3 (см. Воспламенительные средства. . .., с. 54) максимальная плотность конденсированной фазы - 6,56 г/см3.
По второй реакции образуется 4% SiO2, доля Si уменьшается до 6% и сохраняется 90% PbO.
При 2,4 г/см3 максимальная плотность ≈6,28 г/см3, т.е. уменьшается. Конечные продукты имеют максимальную плотность, определяемую по реакции
Pb3O4 + 2Si = 2SiO2 + 3Pb
и она равна 7,62 г/см3, т.е. максимальная плотность промежуточных продуктов имеет минимум.
Это снижение плотности конденсированной фазы приводит к увеличению гидродинамического сопротивления газообразным продуктам, образующимся ранее. Давление газообразных продуктов кислорода повышается, что может привести к конвективному горению, которое характеризуется неустойчивостью и приводит к "разбрызгиванию" продуктов (см. В.Ф. Дубовицкий и др. Горение пористых конденсированных систем и порохов. ФГВ 1974, N 6, с. 811 - 818). Поэтому в вышеуказанной смеси свинцового сурика и кремния на опыте отмечена большая "подвижность шлаков", т.е. давление кислорода превышает допустимое, при котором конденсированный каркас еще не разрушается.
При использовании нитрата натрия и магния в стехиометрическом соотношении брутто-процесс описывается реакцией
2NaNO3 + 5Mg = Na2O + N2 + 5MgO
Максимальная плотность равна 1,98 г/см3.
При протекании последовательных реакций
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
2Mg + O2 = 2MgO
2NaNO2 + 2Mg = Na2O2 + N2 + 2MgO
Na2O2 + Mg = Na2O + MgO
можно определить последовательность максимальной плотности конденсированных продуктов. По первой образуется 47% NaNO2, 11% O2 и сохраняется 42% Mg и при = 2,17 г/см3, ρmax = 2,18 г/см3. По второй образуется 27% MgO, сохраняется 47% NaNO2 и остается 26% Mg, ρmax = 2,25 г/см3. Дальнейшие реакции ведут к увеличению максимальной плотности конденсированных продуктов. Поэтому стехиометрическую смесь магния и нитрата натрия применяют в осветительных средствах, требующих однородного сплошного слоя (форса).
Таким образом, изготовление пиротехнического заряда с определенной закономерностью изменения плотности промежуточных продуктов позволяет обеспечивать необходимую динамику образования продуктов сгорания, что подтверждается опытами, проведенными авторами и известными из научно-технической литературы.
Формула изобретения: Пиротехнический заряд, содержащий перемешанные и спрессованные окислитель и горючее, отличающийся тем, что в качестве окислителя и горючего использованы вещества, предельная плотность которых меньше предельной плотности конденсированных продуктов, полученных в результате горения.