×
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 71-80 из 191.
13.10.2018
№218.016.91f9

Система автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения газа

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения газа и может использоваться, в частности, для охлаждения газа после компримирования на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Система автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения газа, содержащая блок задания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669444
Дата охранного документа: 11.10.2018
21.10.2018
№218.016.94a3

Способ выявления сопротивления растяжению арматуры железобетонного элемента в условиях пожара

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий, в частности к огнестойкости железобетонных элементов конструкций здания, и касается исследования и анализа качества растянутой арматуры с помощью тепловых средств при совместном воздействии нагрузки и высокой температуры стандартного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670239
Дата охранного документа: 19.10.2018
23.10.2018
№218.016.950b

Устройство для извлечения элементов труб из отработавших трубопроводов

Изобретение относится к утилизации металла труб из отработавших. Устройство для извлечения элементов труб из отработавших трубопроводов содержит корпус с передней ступенью с наружным диаметром D, оснащенной узлом для закрепления вытяжного троса, переходником и задней ступенью с внутренним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670318
Дата охранного документа: 22.10.2018
09.11.2018
№218.016.9bb0

Способ оценки огнестойкости многопустотной преднапряженной железобетонной плиты

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий - огнестойкости их конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что испытание многопустотной преднапряженной многопустотной железобетонной плиты проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671910
Дата охранного документа: 07.11.2018
21.11.2018
№218.016.9f32

Способ сборки бурового шарошечного долота корпусного типа

Предлагаемое изобретение относится к буровой технике, а именно к способу сборку бурового шарошечного долота корпусного типа. Технический результат заключается в повышении точности сборки секций долота за счет исключения их радиального биения. До сборки секций корпус долота завинчивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672702
Дата охранного документа: 19.11.2018
28.11.2018
№218.016.a133

Устройство аналогового датчика реактивной составляющей переменного тока

Устройство аналогового датчика реактивной составляющей переменного тока относится к измерительной техники и может быть применено в качестве датчика реактивной составляющей переменного тока при автоматическом или ручном управлении реактивной мощностью узла нагрузки системы электроснабжения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673335
Дата охранного документа: 26.11.2018
30.11.2018
№218.016.a23b

Способ получения 4-метил-1-нитропентена-1

Изобретение относится к однореакторному способу получения 4-метил-1-нитропентена-1 формулы I. Способ осуществляют путем взаимодействия нитрометана II с изовалериановым альдегидом III в присутствии карбоната натрия и катализатора межфазного переноса с последующей обработкой продукта реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673461
Дата охранного документа: 27.11.2018
02.12.2018
№218.016.a285

Способ приготовления хлеба безопарным методом

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ приготовления теста предусматривает стадии смешивания воды, муки, дрожжевой суспензии, соли и питьевой воды, брожения теста, разделки, расстойки и выпечки тестовых заготовок. Для приготовления теста используют питьевую воду, обработанную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673742
Дата охранного документа: 29.11.2018
07.12.2018
№218.016.a482

Способ шлифования сферического торца на конических роликах

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подшипниковой промышленности при обработке сферических торцов конических роликов. Ролики располагают между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей. Базирование каждого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674187
Дата охранного документа: 05.12.2018
07.12.2018
№218.016.a4bd

Автоматизированное устройство механотерапии височно-нижнечелюстного сустава

Изобретение относится к медицине. Устройство механотерапии височно-нижнечелюстного сустава состоит из головного шлема, упора подбородка, направляющей, с которой подвижно взаимодействует упор подбородка и крепления. Устройство механотерапии снабжено системой автоматического управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674236
Дата охранного документа: 05.12.2018
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