Пиротехнический аэрозолеобразующий состав для воздействия на облака - RU2674579C1

Описание

Изобретение относится к средствам активного воздействия на гидрометеорологические процессы, в частности рассеивания облаков, предотвращения и прерывания градобитий, вызывания осадков, посредством генерирования адсорбирующего аэрозоля при горении пиротехнического заряда, включающего соли активных галогенидов.

Уровень данной техники характеризует пиротехнический состав для воздействия на переохлажденные облака и туман, описанный в патенте RU 2175185 С1, A01G 15/00, С06В 29/08, 2001 г. содержащий (мас. %):

- 48-58 перхлорат аммония в качестве окислителя,

- 13-17 фенолформальдегидную смолу, в качестве горючего,

- 9-11 дициандиамид - регулятор скорости горения и пламегасителя,

- 7-9 йодистое серебро, 11-13 йодистый калий - льдообразующие реагенты,

- 1-3 технологическая добавка (графит, аэросил, индустриальное масло).

Количественное соотношение компонентов пиротехнического состава обеспечивает порог льдообразующего действия в диапазоне минус (4-5)°С, выход активных ядер кристаллизации при температуре минус 10°С составляет (1,5-1.8)×10¹³ с 1 грамма состава, а при минус 6°С - до 7,5×10¹² с 1 грамма состава.

В составе использован хорошо возгоняемый дополнительный активатор - йодистый калий, который конденсирует пары воды и выносит из зоны горения образующиеся шлаки, а главное, способствует возгонке йодистого серебра, чем значительно повышает эффективность генерируемого при более продолжительном горении пиротехнического состава аэрозоля. Однако йодистый калий не обеспечивает в полной мере активацию йодистого серебра, в результате чего он частично термически разлагается и не используется по прямому назначению, чем снижается эффективность создания центров кристаллизации.

Дополнительным недостатком известного пиротехнического состава является относительно низкий температурный порог кристаллизующего действия генерируемого аэрозоля, который ограничивает эффективность льдообразования по высоте нижнего слоя обрабатываемых облаков при более высокой температуре атмосферы, близкой к 0°С, а также отсутствие полной возгонки йодистого серебра, что требует большого расхода дорогостоящего льдообразующего реагента.

Отмеченные недостатки в определенной степени устранены в более совершенном пиротехническом составе для воздействия на переохлажденные облака по патенту RU 2470506, A01G 15/00, С06В 29/08, 2011 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный пиротехнический аэрозолеобразующий состав для воздействия на переохлажденные облака содержит следующие компоненты в соотношении (мас. %):

Состав обеспечивает высокую возгонку дорогостоящего йодистого серебра при температуре минус 10°С и имеет повышенные показатели льдообразующего действия, однако недостатком является низкий температурный порог кристаллизующего действия (ниже минус 5°С), а также отсутствие полной возгонки дорогостоящего льдообразующего реагента йодистого серебра.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности воздействия пиротехнического состава на облака и туманы, обеспечивая универсальность метеорологического воздействия в широком диапазоне температур, при высоком пороге льдообразования и выходе активных ядер кристаллизации.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение для получения технического результата, является создание пиротехнического аэрозолеобразующего состава для воздействия на облака повышающего порог кристаллизации активных ядер с минус 6°С до минус 3°С, обладающей оптимальной рецептурой компонентов, обеспечивающих наиболее полную возгонку дорогостоящего льдообразующего реагента - йодистого серебра, с меньшей себестоимостью состава, за счет снижения процентного содержания йодистого серебра, с одновременном увеличением эффективности льдообразующего воздействия на грозовые облака по прямому назначению.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известный пиротехнический состав для активного воздействия на облака и туман, содержащий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, йодит серебра, йодит калия, йодид меди, графит, масло индустриальное, дополнительно введен порошок алюминия, а дициандиамид и технический углерод заменен на стеарат кальция и тальк, при следующем соотношении компонентов состава, мас. %:

Введение компонентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик льдообразующих составов.

Отличительными признаками заявляемого изобретения является новая композиция известных вышеперечисленных компонентов, введенных в пиротехнический льдообразующий состав в оптимальном количественном соотношении. Такое соотношение компонентов позволяет обеспечить синергетический эффект технического результата: повышение эффективности действия пиротехнического заряда по основному назначению, в результате практически полной возгонки функциональных реагентов, образующих активные центры кристаллизации, распределенные в генерируемом при горении аэрозольном облаке.

Создана активирующая система, учитывающая взаимодействие между компонентами композиции, из комбинации многоцелевых ингредиентов полифункционального действия, позволяющая оптимизировать технологические и эксплуатационные свойства.

Состав содержит перхлорат аммония (NH₄, ClO₄) в качестве окислителя, фенолформальдегидную смолу (С₁₂Н₁₂О₂) и алюминиевый порошок ПА-4 в качестве горючего, стеарат кальция в качестве регулятора скорости горения, смеси тонко измельченных порошков йодистого серебра (AgI), йодистого калия (KI), йодистой меди (CuI) в качестве льдообразующего реагента, индустриальное масло, тальк, графит в качестве технологической добавки.

Введение в пиротехнический состав дополнительного алюминиевого порошка создает необходимые условия для повышения температуры горения состава, что обеспечивает более полную возгонку функциональных реагентов.

При горении пиротехнического состава, содержащего стеарат кальция образуются высокогигроскопичные соединения кальция, что при количественном содержании йодистого серебра 2,5-3,5 мас. % в сочетании с известными йодосодержащими функциональными реагентами позволяет обеспечить выход активных ядер не менее 1,5×10¹³ с 1 г состава при температуре минус 10°С, аналогично показателям составов, содержащих 8-10 мас. % йодистого серебра, и повысить порог кристаллизации активных ядер с минус 6°С до минус 3°С с выходом активных ядер кристаллизации при температуре минус 3°С не менее 7×10¹¹ с 1 г состава.

Тальк, графит вводятся в состав для повышения прочности заряда из запрессованного состава.

Жидкая составляющая композиции - индустриальное масло вводится в состав для исключения расслаивания компонентов состава при его последующей переработке.

Компоненты состава имеют широкую сырьевую базу.

Приготовление состава по изобретению производится на используемых в пиротехнической промышленности смесителях планетарного типа механическим перемешиванием в две стадии:

1. Мешка порошкообразных сухих компонентов в течение 10-20 минут;

2. Последующая загрузка жидкой составляющей и дополнительное перемешивание в течение 10-15 минут.

Использование смесителей планетарного типа обеспечивает равномерное распределение ингредиентов во всем объеме приготовляемого состава.

Изготовление зарядов из приготовленного состава производится методом глухого прессования на гидравлических прессах.

Скорость горения состава, в запрессованном при удельном давлении (1300±130) кг/см² заряде, составляет 1,1±0,1 мм/с и может регулироваться содержанием стеарата кальция и алюминиевого порошка.

Для экспериментальной проверки были изготовлены и испытаны составы, рецептуры и характеристики которых в сравнении с составом - прототипом, приведены в таблице.

Сопоставительный анализ полученных результатов испытаний опытных образцов составов по изобретению с прототипом, в установках по моделированию различных метеорологических условий, подтвердили значительное повышение эффективности льдообразования, особенно в диапазоне повышенных температур (минус 6°С - минус 3°С), что значительно расширяет возможности использования состава, как на переохлажденные облака, так и на относительно теплые облака и туманы.

Выход активных ядер кристаллизации при температуре минус 10°С составляет 1,6×10¹³ с 1 г состава, что находится на уровне мировых аналогов, при температуре минус (5,5-6)°С - (8-11)×10¹² с 1 г состава, при температуре минус 3°С - 7×10¹¹ c 1 г состава, что при температурах минус (3-6)°С значительно превышает показатели аналогичных известных составов, при существенном уменьшении (в 2,5-3,5 раза) содержания наиболее дорогостоящего и дефицитного компонента йодита серебра. Благодаря дешевизне и высоким показателям эффективности льдообразования возможно промышленное применение состава как в существующих, так и во вновь разрабатываемых противоградовых и осадковызывающих средствах.

Реферат

Изобретение относится к средствам активного воздействия на гидрометеорологические процессы, в частности рассеивания облаков, предотвращения и прерывания градобитий, вызывания осадков посредством генерирования адсорбирующего аэрозоля при горении пиротехнического заряда, включающего соли активных галогенидов. Пиротехнический аэрозолеобразующий состав содержит перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, йодит серебра, йодит калия, йодид меди, масло индустриальное, а также алюминиевый порошок ПА-4 в качестве горючего, стеарат кальция в качестве регулятора скорости горения и необязательно графит и тальк для повышения прочности заряда из прессованного состава при соответствующем соотношении компонентов. Обеспечивается увеличение эффективности воздействия пиротехнического состава на облака за счет расширения диапазона температур, высокого порога льдообразования и выхода активных ядер кристаллизации. 1 табл.

Формула