Результат интеллектуальной деятельности: Пиротехнический фейерверочный состав желтого огня

Изобретение относится к пиротехническим фейерверочным составам желтого огня для иллюминации, увеселительных, зрелищных и сигнальных целей.

Известен пиротехнический состав желтого огня, содержащий магниевый порошок, нитрат натрия, силикат-глыбу и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

см. RU Патент №2394802, МПК С06В 33/04 (2006.01), С06В 31/02 (2006.01), 2010.

Известный пиротехнический состав имеет высокое содержание дорогостоящих компонентов, недостаточную воспламеняемость (для его воспламенения необходим переходной состав).

Известен пиротехнический фейерверочный состав, содержащий коллоксилин, нитроглицерин и/или динитродиэтиленгликоль или их смеси с динитротолуолом в соотношении от 18:1 до 6:1, сим-этилдифенилмочевину, вазелиновое масло, алюминиево-магниевый сплав, криолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

см. SU Авторское свидетельство №1776027, МПК6 С06В 33/14, 1995.

Известный пиротехнический фейерверочный состав имеет высокое содержание дорогостоящих компонентов, недостаточную воспламеняемость (для его воспламенения необходим переходной состав).

Известен также пиротехнический состав желтого огня, содержащий пироксилин, хлорнокислый калий и дефиниламин, щавелевокислый натрий, алюминиево-магниевый сплав при следующем соотношении компонентов, мас.%:

см. SU Авторское свидетельство №1535017, МПК6 С06В 33/06, С06В 39/02, 1995.

Известный пиротехнический состав имеет высокое содержание дорогостоящих компонентов, недостаточную воспламеняемость (для его воспламенения необходим переходной состав).

Известен пиротехнический состав желтого огня, содержащий коллоксилин, нитроглицерин, динитратдиэтиленгликоль, динитротолуол, криолит, кобальтонитрат калия, симм-диэтилдифенилмочевину, вазелиновое масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

см. RU Патент №2046118, МПК6 С06В 33/08, 1995.

Известный пиротехнический состав имеет высокое содержание дорогостоящих компонентов, недостаточную воспламеняемость (для его воспламенения необходим переходной состав).

Наиболее близким по технической сущности является пиротехнический фейерверочный состав, включающий нитрат натрия, магниевый порошок и поливинилхлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

см. Шидловский А.А. Основы пиротехники. – М.: Машиностроение, 1973. - 201 с.

Известный пиротехнический состав обладает недостаточной насыщенностью цвета пламени и воспламеняемостью (для его воспламенения необходим переходной состав), доминирующая длина волны данного состава соответствует желто-оранжевой области спектра.

Задачей изобретения является создание пиротехнического фейерверочного состава, обладающего повышенной насыщенностью цвета пламени, большей удельной светосуммой и излучающего в длине волны, соответствующей желтой части спектра, обладающего хорошей воспламеняемостью, позволяющей обходиться без переходного состава, а также снижение себестоимости изделия и улучшение экологичности процесса утилизации боеприпасов.

Техническая задача решается тем, что пиротехнический фейерверочный состав желтого огня, включающий нитрат натрия, магниевый порошок фрезерный, согласно изобретению он дополнительно содержит целлюлозу, пироксилин и тринитротолуол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Решение технической задачи позволяет увеличить насыщенность цвета до 90%, увеличить удельную светосумму до 2-х раз, улучшить воспламеняемость, получить излучение состава на доминирующей длине волны, соответствующей 578 нм, использование в составе целлюлозы, пироксилина и тринитротолуола, являющиеся продуктами утилизации боеприпасов, представляющие собой измельченный материал сгорающих гильз, что позволяет снизить себестоимость изделия, улучшить экологичность утилизации боеприпасов.

Характеристика веществ, используемых в пиротехническом фейерверочном составе желтого огня.

Целлюлоза, пироксилин, тринитротолуол являются компонентами продукта утилизации боеприпасов (сгорающих гильз). Кроме того, при производстве сгорающих гильз технологические отходы составляют до 40% от годной продукции. При утилизации обычным сжиганием сгорающих гильз в атмосферу выбрасываются токсические продукты в виде оксидов азота и углерода и цианистого водорода, которые относятся к 2 и 3 классам опасности.

Измельчение сгорающих гильз ведут на режущей мельнице.

Сгорающие гильзы состоят из пироксилин-целлюлозного полотна, пропитанного тринитротолуолом.

Характеристики пироксилин-целлюлозного полотна:

Компонент продукта утилизации - пироксилин имеет химическую формулу: [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n. Нитроцеллюлоза с третьей степенью замещения, продукт полной этерификации целлюлозы азотной кислотой. Представляет собой желтовато-белые хлопкоподобные нити.

Температура самовоспламенения, °С 160÷170

Компонент продукта утилизации - целлюлоза имеет химическую формулу: (C₆H₁₀O₅]_n. Белое твердое вещество, нерастворимое в воде.

Компонент продукта утилизации - тринитротолуол имеет химическую формулу: C₇H₅N₃O₆. Представляет собой желтоватое кристаллическое вещество.

Магниевый порошок фрезерный по ГОСТ 7439954. Твердый магний представляет собой блестящий серебристо-белый металл. На воздухе, окисляясь, приобретает матовый оттенок. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной пленкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе, примерно до 600°С.

Выпускаемые отечественной промышленностью магниевые порошки обозначаются МПФ (магниевый порошок фрезерный) и делятся на четыре марки - МПФ-1, МПФ-2, МПФ-3, МПФ-4 в зависимости от дисперсности.

Нитрат натрия по ГОСТ 828-77 - NaNO₃ представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы с ромбоэдрической или тригональной кристаллической решеткой без запаха. Вкус - резкий соленый. При нагревании до 380°С разлагается с выделением кислорода и нитрита натрия.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Пиротехнический фейерверочный состав желтого огня готовят следующим образом.

Берут нитрат натрия, магниевый порошок фрезерный, измельченные сгорающие гильзы, состоящие из целлюлозы, пироксилина и тринитротолуола при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Компоненты состава в граммах:

После смешения получают состав массой 5 г.

Прессование состава ведут на прессе при давлении 1000 кгс/см² в картонную оболочку диаметром 15 мм.

Силу света и время горения определяют по осциллограмме горения образцов, ГОСТ 2389-70.

Насыщенность цветом пламени и доминирующую длину волны определяют спектроколориметром «ТКА-ВД».

Воспламеняемость определяют по известной методике.

Пиротехнический состав в виде таблетки помещают в углубление чашечки нижнего воспламенительного устройства прибора, перемещаемого маховичком с рукояткой и зубчатой передачей. Дымный порох ДРП-2 (0,1 г) помещают в нижнее отверстие воспламенительной втулки, закрытое марлевым кружком. Воспламенительную втулку и чашечку устанавливают на определенное расстояние, фиксируемое по шкале. Прибор имеет защитные стекла и вытяжную вентиляцию.

Прессуют таблетки массой 0,5 г и диаметром 10 мм при давлении 1000 кгс/см². Расстояние между составом и источником пламени устанавливают по шкале. Заряд дымного пороха воспламеняется с помощью мостика накаливания.

На каждой высоте проводят шесть параллельных опытов и определяют высоты, при которых получают шесть воспламенений или шесть отказов. На этих расстояниях проводят еще 19 испытаний. Если из 25 испытаний будет не менее 24 одноименных показаний, то нижний и верхний пределы воспламеняемости считают найденными.

Химическую стойкость определяют на установке «Вулкан-2005» по ОСТ В 84-2085-92.

Температуру воспламенения определяют по ОСТ 3-6613-90.

Определение чувствительности к удару производят на копре К-44-П по ОСТ В 84-892-74.

Определение чувствительности к трению производят на копре К-44-Ш по ГОСТ РВ 50874-96.

Примеры 2-5 аналогичны примеру 1.

Составы по примерам конкретного выполнения и по прототипу, а также их свойства: сила света, удельная светосумма, насыщенность цвета пламени, доминирующая длина волны и воспламеняемость составов от ДРП-2 приведены в таблице.

Химическая стойкость заявленного состава, полученного по примерам конкретного выполнения, находится в пределах от 16 до 20 мм рт.ст.

Температура воспламенения - 208,5°С.

Чувствительность к удару - более 15 Дж, но менее 17,5 Дж, степень опасности - высокая, класс опасности - 7.

Чувствительность к трению - более 300 МПа, но менее 340 МПа, степень опасности - средняя, класс опасности - 14.

Элементы («звездки») из заявленного фейерверочного состава желтого огня изготавливают в форме цилиндров диаметром 5-30 мм, получаемых глухим прессованием состава. Заряды из пиротехнических элементов стабильно горят без оболочки, гарантированно обеспечивая свечение пламени в доминирующей длине волны. Заявленный пиротехнический фейерверочный состав желтого огня в отличие от прототипа не требует использования переходного состава для его воспламенения (исключается операция окатки).

Из приведенных данных видно, что совокупность признаков заявляемого пиротехнического фейерверочного состава желтого огня по сравнению с составом по прототипу позволяет увеличить насыщенность цвета до 90%, увеличить удельную светосумму до 2-х раз, улучшить воспламеняемость, получить излучение состава на доминирующей длине волны, соответствующей 578 нм.

Использование в заявленном составе целлюлозы, пироксилина и тринитротолуола, являющихся компонентами продукта утилизации боеприпасов (сгорающих гильз) и/или технологических отходов при производстве сгорающих гильз, позволяет утилизировать гильзы, не сжигая их на площадках сжигания и не вредя экологии, и обеспечить более низкую себестоимость пиротехнического фейерверочного состава.