термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав повышенной силы

Формула изобретения

Термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав, содержащий в качестве окислителя соль хлорной кислоты и в качестве связующего и горючего - смесь сополимеров бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой в следующем соотношении, мас.%:

сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты	5-95
фенолоформальдегидная смола	остальное,

отличающийся тем, что в качестве окислителя выбрана аммониевая соль хлорной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

аммониевая соль хлорной кислоты	85-75
смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой
кислоты с фенолоформальдегидной смолой	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к термопластичным газогенерирующим пиротехническим составам повышенной силы для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики.

Известны ракетные топлива на основе перхлората аммония (США 3218206, опубл. 16.11.65; Шидловский А.А. Основы пиротехники. М.: «Машиностроение», 1973, с.267), которые содержат в продуктах сгорания мало конденсированных веществ и обладают достаточно большой силой, однако эти ракетные топлива содержат отверждаемый компаунд (связующее - горючее), и поэтому вышеуказанные топлива не могут перерабатываться методами проходного прессования или экструзии.

Известен пиротехнический состав ОСТ В 84-2462-93. используемый в исполнительных механизмах пироавтоматики, содержащий 55% калия хлорнокислого и 45% железосинеродистого свинца, однако и он не обладает термопластичными свойствами и имеет недостаточно высокую силу (работоспособность) 223 кДж/кг.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является состав (патент РФ № 2261852 кл. С06В 29/02, 45/10), содержащий, мас.%:

перхлорат калия	85-70
смесь сополимера бутадиена и нитрила
акриловой кислоты с фенолоформальдегидной
смолой	15-30

который обладает термопластичностью и предназначен для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики. К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую силу (работоспособность) (см. табл.1) и большое количество конденсированной фазы (шлаков) в продуктах сгорания (53-43%), в основном KCl, который, как известно [П.П.Карпов. Средства инициирования. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1945, с.15]. вызывает коррозию и быстрый износ металла корпуса узла. Образование конденсированных продуктов сгорания, а также продуктов сгорания, обладающих коррозионными свойствами, снижает ресурс повторного использования корпусов исполнительных узлов пироавтоматики, а также приводит к снижению надежности работы указанных устройств.

Целью настоящего изобретения является создание термопластичного состава с более высокой работоспособностью (силой) и низким содержанием конденсированной фазы в продуктах сгорания (шлаков). Образующиеся продукты сгорания должны уменьшить коррозию металла корпуса исполнительного узла пироавтоматики, что увеличит ресурс повторного использования указанных устройств, а также надежность их работы.

Для достижения указанной технической задачи в предлагаемом пиротехническом составе использован в качестве окислителя перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый), а в качестве термопластичного связующего смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой в соотношении, мас.%:

перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый)	85-75
смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой
кислоты с фенолоформальдегидной смолой	15-25,

при этом для достижения необходимой прочности получаемых элементов и благоприятной реологии формуемой массы предлагаемого состава методами проходного прессования или экструзией смесь полимеров взята в следующем соотношении компонентов, мас.%:

сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты	5-95
фенолоформальдегидная смола	остальное

Технический результат заключается в том, что названные компоненты впервые используются в предлагаемом сочетании и соотношении для приготовления термопластичного газогенерирующего пиротехнического состава, обладающего повышенной силой, образующего при сгорании минимальное количество шлаков (до 2%). При сгорании данного состава образуется в 1,5 раза меньше продуктов сгорания, обладающих коррозионным действием на металл корпуса исполнительного узла пироавтоматики.

Состав готовится механическим смешением указанных компонентов с последующей обработкой методами проходного прессования, экструзией или другими методами, используемыми для обработки термопластичных материалов, формируя из него трубку заданного диаметра с внутренним каналом, которая, в свою очередь, нарезается на цилиндрические элементы определенной высоты.

В табл.1 приведены сравнительные расчетные характеристики состава-прототипа и вариантов предлагаемого состава. Как следует из данных табл.1, предлагаемый состав превосходит состав-прототип по силе в 1,7 раз.

В табл.2 указаны расчетные продукты сгорания состава-прототипа и предлагаемого состава. Как видно, в продуктах сгорания предлагаемого состава присутствует в 1,5 раза меньше коррозионных соединений, чем в продуктах сгорания состава-прототипа. Количество образующихся конденсированных продуктов сгорания предлагаемого состава значительно меньше, чем у состава-прототипа (2% против 46%).

Для проведения сравнительных испытаний вариантов предлагаемого в качестве изобретения состава с составом-прототипом из них была изготовлена методом проходного прессования трубка с наружным диаметром 3,2 мм и внутренним диаметром 0,6 мм, которая затем была разрезана на цилиндрические элементы длиной 1,5 мм. Сравнительные испытания предлагаемого состава с составом-прототипом проводили в манометрической бомбе объемом 25 см³, масса сжигаемого состава 3 г. Испытания проводили по методике предприятия. Результаты экспериментов приведены в табл.3.

Результаты сравнительных испытаний заявляемого состава и состава-прототипа показывают, что во всем диапазоне рецептуры предлагаемый состав сохраняет необходимые рабочие характеристики в заданных диапазонах температур. Также испытания выявили следующую закономерность: исполнительный узел пироавтоматики при снаряжении его составом-прототипом выдерживает в среднем только 12 повторных снаряжений до выхода из строя корпуса узла ввиду его зашлакованности и коррозии, в то время как предлагаемый состав обеспечивает до 21 повторного снаряжения указанного устройства.

Таким образом, разработан термопластичный газогенерирующий пиротехнический состав повышенной силы, образующий при сгорании минимальное количество конденсированных продуктов сгорания (до 2%), при этом в продуктах сгорания предлагаемого состава присутствует в 1,5 раза меньше коррозионных соединений, чем в продуктах сгорания состава-прототипа, что позволяет увеличить ресурс повторного использования исполнительных узлов пироавтоматики, снаряжаемых данным составом, а также надежность работы этих устройств. Рецептура состава допускает возможность формирования зерен различной формы методом проходного прессования или экструзии.

Таблица 1
Рецептура состава	Сила состава, кДж/кг	Теплотасгорания, ккал/кг	Адиабатическая температура горения, K при Р=1 ат	Объем газов, см3/г при Т=0°С Р=760 мм рт.ст.
Варианты состава-прототипа
Вариант № 1	535,7	609,0	2495,2	528,6
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25%
Фенолоформальдегидная смола 0,75%
Вариант № 2	518,4	596,4	2919,4	511,95
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5%
Фенолоформальдегидная смола 7,5%
Вариант № 3	495,3	572,9	2604,9	488,8
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75%
Фенолоформальдегидная смола 14,25%
Вариант № 4	397,4	340,2	1474.3	389,8
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 75%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17%
Фенолоформальдегидная смола 8%
Вариант № 5	317,2	301,9	1120,4	313.0
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 70%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 28,5%
Фенолоформальдегидная смола 1,5%
Варианты предлагаемого изобретения
Вариант № 1	834,8	836,8	2504,6	898,5
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25%
Фенолоформальдегидная смола 0,75%
Вариант № 2	837,4	858,0	2596,4	869,4
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5%
Фенолоформальдегидная смола 7,5%
Вариант № 3	828,9	862,0	2649,3	843,5
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75%
Фенолоформальдегидная смола 14,25%
Вариант № 4	611,9	481,5	1559,5	1057,6
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 75%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17%
Фенолоформальдегидная смола 8%
Вариант № 5	766,1	704,4	2154,0	958,8
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 80%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 13%
Фенолоформальдегидная смола 7%

Таблица 3
Рецептура состава	Максимальное давление, Pmax, ат	Количество конденсированной фазы (шлаков) в продуктах сгорания при +25°С, масс.%
при температуре
термостатирования
испытуемого состава
+20°С	+60°С	+145°С	-60°С
Варианты состава-прототипа
Вариант № 1	1411	1429	1510	1393	0,47
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14.25%
Фенолоформальдегидная смола 0.75%
Вариант № 2	1396	1417	1497	1370	0,49
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5%
Фенолоформальдегидная смола 7,5%
Вариант № 3	1371	1390	1460	1350	0,53
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0,75%
Фенолоформальдегидная смола 14,25%
Вариант № 4	1080	1090	1110	1050	0,46
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 75%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17%
Фенолоформальдегидная смола 8%
Вариант № 5	887	892	954	865	0,43
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) 70%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 28.5%
Фенолоформальдегидная смола 1.5%
Варианты предлагаемого изобретения
Вариант № 1	1636	1651	1749	1590	0,005
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 14,25%
Фенолоформальдегидная смола 0,75%
Вариант № 2	1619	1690	1740	1570	0,007
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 7,5%
Фенолоформальдегидная смола 7,5%
Вариант № 3	1585	1620	1670	1580	0,01
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 85%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 0.75%
Фенолоформальдегидная смола 14,25%
Вариант № 4	1270	1290	1300	1250	0,02
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 75%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 17%
Фенолоформальдегидная смола 8%
Вариант № 5	1430	1455	1500	1420	0,007
Перхлорат аммония (аммоний хлорнокислый) 80%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты 13%
Фенолоформальдегидная смола 7%