×
25.04.2020
220.018.1933

Результат интеллектуальной деятельности: Пиротехнический состав

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к пиротехническому составу, предназначенному для использования в различных устройствах, использующих энергию взрывчатого превращения для создания теплового инициирующего импульса, обладающего разрывным действием, в частности в пиропатронах, пирозамках, предохранительно-исполнительных механизмах (ПИМ). Состав содержит, в мас.%: перхлорат калия 41-46, свинец роданистый 48-52 и свинец хромовокислый 3-7. Дополнительно в состав введен карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм в количестве 10-20 мас.% сверх 100%. Пиротехнический состав имеет мощный тепловой инициирующий импульс, приводящий к повышенному разрывному действию состава. 3 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области пиротехники, в частности к составу, предназначенному для использования в различных устройствах, использующих энергию взрывчатого превращения для созидания теплового инициирующего импульса, обладающего разрывным действием, в частности в пиропатронах, пирозамках, предохранительно-исполнительных механизмах (ПИМ).

Известен патент РФ №2501776 от 2012 г. [1], в котором пиротехнический состав включает перхлорат калия в качестве кислородосодержащего окислителя, в качестве металлического горючего - алюминиевый порошок или порошок алюминиево-магниевого сплава, дицианамид и фторкаучук. Состав получен в форме виброуплотненных гранул размером 1-3 мм, обеспечивающих плотное укладывание гранул в объеме изделия при снаряжении, без слипания гранул при насыпании, и формирование пористой структуры газопроницаемого слоя. Заряд из такого состава, дополнительно к воспламенительному действию при формировании высокотемпературного факела, также способен выполнять разрывное действие за счет динамичного генерирования большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объеме боеприпаса.

Недостатком данного состава является многостадийный традиционный, принятый в пиротехнической отрасли, способ приготовления состава (механическое смешение компонентов), направленный на снижении неоднородности распределения компонентов в смеси. Это подтверждают авторы патента, при обосновании, например, содержания фторкаучука, когда при содержании в пиротехническом составе фторкаучука меньше 3 мас.% возникает неравномерность распределения компонентов смеси при приготовлении смеси в стандартном технологическом оборудовании. При выборе дисперсности порошка алюминиево-магниево сплава (не выше 40 мкм) авторы обосновывают возможностью обеспечить диспергирование горючего во всем объеме состава при технологическом смешивании его компонентов.

Известен патент РФ №2421438 от 2009 г. [2], содержащий в рецептуре следующие компоненты (в % по массе):

перхлорат калия 40-46
свинец роданистый 46-52
свинец хромовокислый 3-7
металлокерамическая порошковая композиция
на основе карбидов переходных
металлов IY-YII групп,
цементированная
металлом подгруппы железа от 6 до 25%
в количестве от 1 до 10% сверх 100% 10-20 сверх 100%

Состав получается в одну стадию в водной среде, в которую введена в качестве затравки металлокерамическая порошковая композиция, в результате реакции сокристаллизации.

Введение в состав композиции позволяет стабилизировать гранулометрический состав продукта соосажденного, повысить точность срабатывания и увеличить воспламеняющую способность электровоспламенителей.

Недостатком данного воспламенительного состава, является то, что металлокерамическая порошковая композиция - это неоднородный компонент, а сплав карбида вольфрама и легирующего металла. Поэтому непостоянство содержания сплава, его структуры, вносят объективную неопределенность в готовый состав.

По числу совпадающих существенных признаков в качестве прототипа выбран состав по патенту РФ №2179544 от 07.02.2000 г. [3], согласно которому однородность воспламенительного состава обеспечивается на молекулярном уровне в результате реакции сокристаллизации.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый электровоспламенительный состав содержит роданид свинца, перхлорат калия и хромат свинца, при этом компоненты взяты в следующем процентном содержании (мас.%):

Состав 1: роданид свинца - (44-50);

перхлорат калия - (49-50);

хромат свинца - (1-6).

Предложенный термостойкий воспламенительный состав получают путем химического соосаждения в водных растворах компонентов в одну стадию.

Недостатком данного состава, выбранного в качестве прототипа является то, что он обладает небольшим разрывным действием.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание пиротехнического состава с мощным тепловым инициирующим импульсом, приводящим к повышенному разрывному действию состава.

Технический результат достигается тем, что пиротехнический состав, содержащий перхлорат калия, свинец роданистый, свинец хромовокислый, согласно изобретению дополнительно содержит карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

перхлорат калия 41-46
свинец роданистый 48-52
свинец хромовокислый 3-7
карбид вольфрама марки «В»
со средним размером зерна 17,50 мкм 10-20 сверх 100%

Поставленная задача решалась путем применения при синтезе состава в качестве затравки карбида вольфрама марок В и С, характеристика которых приводится в таблице 1 [4] (см. в конце описания).

Сравнение физико-химических показателей карбида вольфрама и традиционных металлов, используемых в рецептурах пиротехнических составов, приводится в таблице 2.

Как видно из таблицы 2 (см. в конце описания), теплоемкость карбида вольфрама намного меньше теплоемкости металлов (в 5 раз, по сравнению с Al, и в 6 раз, по сравнению с Mg).

Карбиды переходных d-металлов IV - VI групп известны как самые тугоплавкие и самые твердые из всех известных соединений. Благодаря этому в современной технике карбиды используют в производстве конструкционных и инструментальных материалов, способных работать при высокой температуре, в агрессивных средах, при больших нагрузках. С их применением создают защитные и упрочняющие покрытия и т.д. Среди них карбид вольфрама WC не является самым твердым и тугоплавким: его температура плавления равна ~ 3060 К (меньше, чем температуры плавления карбидов титана, циркония, гафния, ниобия и тантала), а твердость при 300 К составляет (18-22) ГПа и меньше твердости нестехиометрических карбидов TiCy, ZrCy, HfCy, VCy, NbCy, TaCy. Однако, твердость карбида вольфрам WC достаточно стабильна и сравнительно мало по сравнению с другими карбидами уменьшается при повышении температуры от 300 до (1200-1300) К. Кроме того, по сравнению с карбидами других переходных металлов карбид вольфрама WC имеет в полтора-два раза более высокий модуль упругости Юнга (~ 700 ГПа) и в полтора-два раза меньший коэффициент термического расширения (5,5⋅10-6 К-1) [5].

Представляет интерес процесс окисления порошков карбида вольфрама WC на воздухе, поскольку он выбран как компонент пиротехнического состава и является горючим.

Влияние дисперсности порошков гексагонального карбида вольфрама WC на их окисление на воздухе изучали методом дифференциального термического и дифференциального термогравиметрического анализа (ДТА-ДТГ) на термоанализаторе Shimadzu DTG-60. Измерения вели в области температур (323-1173) К со скоростью нагрева 10 К⋅мин-1 [2]. Было показано, что продуктом окисления порошков WC является высший оксид WO3, устойчивый в области температур (290-700) К. Окисление идет по реакции:

На рисунке 1 приведен дифференциальный термический и термогравиметрический анализ окисления порошков карбида вольфрама WC.

Измерения показали, что окисление карбида вольфрама с любым размером частиц сопровождается сильным экзотермическим эффектом и привесом Δm образцов, как это показано на рисунке 1.

На рисунке 2 представлены образцы карбида вольфрама WC (а) марка С, б) марка В), которые применялись при синтезе модифицированных составов.

Готовый продукт представляет собой мелкокристаллический однородный порошок без видимых на глаз посторонних включений

Исследование влияния дисперсности карбида вольфрама и его количества в составе на разрывное действие проводилось с помощью метода планирования эксперимента. В качестве функций отклика определялась насыпная плотность составов и вероятность пробития (разрушения) стального колпачка при воздействии ударом с энергией Е100=2,17 Дж на запрессованный состав массой (0,02±0,002) г. Давление прессования Руд=2000 кг/см3. Количество параллельных испытаний 25 штук.

Типичные виды разрушения колпачков представлены на рисунке 3.

Количественная оценка разрывного действия составов, модифицированных карбидом вольфрама (а – 10 % WC С; б – 20 % WC С; в – 10 % WC В; г – 20 % WC В), характеризовалась вероятностью появления события и результаты исследований приводятся в таблице 3.

Как видно из таблицы 3 (см. в конце описания) с введением карбида вольфрама вероятность пробития возрастает в несколько раз и наибольшим разрывным действием обладает состав, модифицированный крупнозернистым карбидом вольфрама.

В таблице 4 (см. в конце описания) представлены данные по влиянию карбида вольфрама на разрывное действие составов при различных давлениях прессования.

Как показывают данные таблицы 4 карбид вольфрама со средним размером зерна 17,50 мкм (марка «В») при всех исследованных давлениях прессования повышает разрывное действие составов по сравнению с прототипом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент RU 2501776 от 19.07.2012 «Пиротехнический воспламенительный состав», С06В 29/02, С06В 33/06.

2. Патент RU 2421438 от 20.06.2011 «Воспламенительный состав», С06В 33/12, С06С 7/00.

3. Патент RU 2179544 от 07.02.200 «Термостойкие воспламенительные составы для электровоспламенителей и способ их изготовления», С06В 29/02, С06С 7/00.

4. СТО 00196144-0712-2010 Карбид вольфрама порошкообразный. - КЗТС - 2016.

5. Курлов А.С., Гусев А.И. Физика и химия карбидов вольфрама. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. - 272 с.


Пиротехнический состав
Пиротехнический состав
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 191.
25.08.2017
№217.015.b94b

Способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и может быть использовано для классификации железобетонных колонн зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара. Согласно заявленному способу испытание железобетонных колонн здания проводят без разрушения по комплексу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615047
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.b985

Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений и может быть использовано для классификации железобетонных балочных конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что испытание железобетонной балочной конструкции здания проводят без разрушения, по комплексу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615048
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.bfab

Устройство для очистки сточных вод

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод и может быть использовано для очистки воды от хрома, хлоридов, сульфатов, взвешенных веществ, СПАВ, БПК И ХПК. Устройство для очистки сточных вод состоит из последовательно расположенных по спирали отстойника, флотатора, вторичного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617156
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.c8b8

Узел сопряжения балок в одном уровне

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В узле сопряжения балок в одном уровне, состоящем из второстепенной балки, опирающейся на главную балку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619293
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.c8d4

Способ изготовления узла сопряжения балок в одном уровне

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления узла сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В способе изготовления узла сопряжения балок в одном уровне путем присоединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619295
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd01

Способ очистки запыленного воздуха

Изобретение предназначено для мокрой инерционной очистки спутных закрученных газовых потоков и может применяться в горной, химической, текстильной промышленности. В цилиндрическую сепарационную камеру по нижнему каналу подают первичный запыленный воздух и одновременно по верхнему каналу -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619707
Дата охранного документа: 17.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce05

Способ работы котельной установки

Изобретение относится к способу работы котельной установки, работающей на природном газе. Способ работы котельной установки, по которому в котел подают питательную воду, топливо и воздух, в котле в процессе сжигания топлива образуются продукты сгорания и вырабатывается перегретый водяной пар,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620619
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce82

Способ работы парогазовой установки электростанции

Изобретение относится к энергетике. В способе работы парогазовой установки электростанции предлагается осуществлять промежуточный перегрев частично отработавшего в цилиндре низкого давления (ЦНД) паровой турбины конденсационного типа водяного пара теплотой воздуха, нагретого в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620610
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.cee6

Способ работы котельной установки

Изобретение относится к котельным установкам, работающим на природном газе. Способ работы котельной установки, по которому основной поток вырабатываемого в паровом котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, нагретую в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620611
Дата охранного документа: 29.05.2017
26.08.2017
№217.015.d86f

Способ получения нефтяных сульфонатов

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способу синтеза технических нефтяных сульфонатов путем сульфирования углеводородного сырья (экстрактов селективной очистки масляных фракций, ароматических концентратов, нефтяных фракций, нефтей, масел) с последующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622652
Дата охранного документа: 19.06.2017
Показаны записи 11-13 из 13.
10.07.2019
№219.017.a9a4

Способ снижения потерь нефтепродуктов из резервуаров и повышения их взрывопожарной безопасности

Изобретение относится к защите атмосферы от загрязнения углеводородами при выбросах из резервуаров с нефтепродуктами и повышению взрывопожарной безопасности резервуарных парков нефтеперерабатывающих заводов. Проведение всего комплекса технологических этапов работы резервуара с гарантированным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693966
Дата охранного документа: 08.07.2019
12.04.2023
№223.018.45c9

Способ нанесения реакционноспособного композиционного покрытия на основе ni-al

Изобретение относится к способам нанесения покрытия путем распыления материала в расплавленном состоянии и может быть использовано в оборонной технике и различных видах боеприпасов многофакторного и запреградного действия. Способ нанесения реакционноспособного композиционного Ni-Al покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002744805
Дата охранного документа: 15.03.2021
20.04.2023
№223.018.4aeb

Способ определения чувствительности к механическим воздействиям высокоэнергетических веществ

Изобретение относится к исследованиям или анализам материалов особыми способами и может быть использовано для определения чувствительности к удару высокоэнергетических веществ. Изобретение позволяет расширить возможности определения чувствительности к удару штатных и перспективных ВВ без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771043
Дата охранного документа: 25.04.2022
+ добавить свой РИД