Пиротехнический аэрозолеобразующий состав для воздействия на облака и туман - RU2692313C1

Описание

Изобретение относится к пиротехническим составам, содержащим перхлорат и органический наполнитель, не являющийся взрывчатым, которые при горении образуют аэрозоль воздействующий на гидрометеорологические процессы. Изобретение может быть использовано для рассеивания облаков и туманов, предотвращения градобитий и вызывания осадков из переохлажденных облаков, 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, используемый в серийном производстве в противоградовых ракетах «Алазань-6», патронах воздействия на облака ПВ-26 и ПВ-50, самолетных аэрозольных генераторах САГ-26, описанный в патенте RU 2175185, A01G 15/00, С06В 29/08, С06D 3/00, содержащий следующие компоненты, в соотношении (мас. %):

- 48-58 перхлорат аммония в качестве окислителя,

- 13-17 фенолформальдегидную смолу, в качестве горючего,

- 9-11 дициандиамид - регулятор скорости горения, пламягаситель,

- 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, а выход активных ядер кристаллизации, по результатам лабораторных испытаний ФГБУ «ЦАО», за период (2009-2016) гг., при температуре минус 10°С, составляет (1,0-1,7)×10¹³ с 1 грамма состава, а при минус 6°С - (1,0-3,26)×10¹² с 1 грамма состава.

В составе использован хорошо возгоняемый дополнительный активатор - йодид калия, который конденсирует пары воды и выносит из зоны горения шлаки, а главное, способствует возгонке йодида серебра, чем значительно повышает эффективность генерируемого при более продолжительном горении пиротехнического состава аэрозоля.

Однако йодид калия не обеспечивает в полной мере активацию йодида 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 порог кристаллизующего действия генерируемого аэрозоля, который ограничивает эффективность льдообразования по высоте нижнего слоя обрабатываемых облаков, с целью принудительного вызывания осадков при более высокой температуре атмосферы, близкой к 0°С, а также отсутствие полной возгонки льдообразующего реагента - йодистого серебра, что требует большого расхода дорогостоящего льдообразующего реагента.

Отмеченные недостатки в некоторой степени устранены в более совершенном пиротехническом составе для воздействия на переохлажденные облака и туманы по патенту RU 2470506, A01G 15/00, С06В 29/08, 2011 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве прототипа предлагаемому составу.

Известный пиротехнический аэрозолеобразующий состав содержит следующие компоненты, в соотношении (мас. %):

Указанный пиротехнический состав, как и аналог, обеспечивает достаточно высокий выход активных ядер при температурах минус (10-5)°С, однако порог кристаллизующего действия незначительно смещен в сторону более высоких температур.

Кроме того качественный состав и количественное соотношение компонентов известной пиротехнической композиции не оптимизированы для максимальной полноты возгонки, льдообразующих реагентов, что определяет относительно невысокую эффективность действия по назначению и требует дополнительного расхода генерирующих аэрозоль изделий для решения поставленных задач.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение для получения технического результата, является создание пиротехнического состава содержащего компоненты, повышающие порог кристаллизации активных ядер с минус 6°С до минус 3°С, обеспечивающего наиболее полную возгонку дорогостоящего льдообразующего агента - йодистого серебра, с возможностью регулирования скорости горения состава в широком диапазоне (от 1 мм/сек до 2 мм/сек); с меньшей стоимостью состава, при сохранении и увеличении эффективности по сравнению с известными аналогами.

Требуемый технический результат достигается тем, в известный пиротехнический азрозолеобразующий состав для воздействия на облака и туман, содержащий перхлорат аммония, фенолформальдегидную смолу, серебро йодистое, калий йодистый, медь йодистую, графит, дополнительно введен ферроцен, а дициандиамид, технический углерод и масло индустриальное заменены на стеарат кальция и олифу натуральную, при следующем соотношении компонентов состава, мас. %:

Отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечили улучшение технологичности и безопасности изготовления состава, эффективного по основному действию пиротехнического заряда в результате более полной возгонки функциональных реагентов, образующих активные центры кристаллизации, распределенные в генерируемом при горении аэрозольном облаке.

Состав, по изобретению, содержит в качестве окислителя перхлорат аммония (NH₄, ClO₄), в качестве горючего - фенолформальдегидную смолу (С₁₃Н₁₂О₂) и стеарат кальция (С₃₆Н₇₀СаО₄) в качестве льдообразующего реагента - композицию ингредиентов, способствующей возникновению образования ядер кристаллов - смесь тонкоизмельченных порошков йодистого серебра (AgI), йодистого калия (KI), йодистой меди (CuI), в качестве горючей связки, для исключения расслоения и повышения прочности запрессованного состава - олифу натуральную, для регулирования скорости горения - ферроцен (каталитическую добавку) и технологическую добавку - графит.

Состав имеет повышенные показатели льдообразующего действия:

- порог льдообразующего действия до минус 3°С;

- выход активных ядер кристаллизации при температуре минус 10°С - (1,2-1,6)×10¹³ с 1 г состава, при температуре минус (5,5-6,0)°С - (8,0-11,0)×10¹² с 1 г состава, при температуре минус 3°С до 7,0×10¹¹ с 1 г состава, что при температурах минус (3-6)°С значительно превышает показатели всех известных аналогичных составов, при этом содержание наиболее дорогого и дефицитного компонента AgI в 2,5-3 раза ниже. Благодаря дешевизне и высоким выходным характеристикам, состав способен заменить применяемые в настоящее время серийные составы, как в существующих, так и во вновь разрабатываемых противоградовых и осадковызывающих средствах.

При горении пиротехнического состава, содержащего стеарат кальция взамен ранее использованного дициандиамида, образуются высоко гигроскопичные соединения кальция, что при содержании (2,5-3,5)% йодистого серебра в сочетании с известными йодсодержащими функциональными реагентами обеспечивает предлагаемому составу синергетический эффект получаемого результата, позволяющего обеспечить выход активных ядер (1,2-1,6)×10¹³ с 1 г состава при температуре минус 10°С, как в составах аналогах, содержащих 8-10% йодистого серебра и повысить порог кристаллизации активных ядер с минус (5-6)°С до минус 3°С с выходом активных ядер кристаллизации при температуре минус 3°С до 7,0×10¹¹ с 1 г состава.

Олифа натуральная выполняет роль горючего и одновременно исключает расслоение разнородных по плотности входящих в состав компонентов в процессе переработки состава (у наиболее тяжелого йодида серебра плотность равна 5,675 г/см³, а у наиболее легкого стеарата кальция плотность равна 1,08 г/см³), повышает прочность запрессованного состава в результате высыхания (полимеризации) олифы с образованием прочной эластичной пленки, что способствует равномерному горению состава и получению равномерного по плотности и содержанию льдообразующих центров кристаллизации аэрозольного облака.

Ферроцен (каталитическая добавка) позволяет изменять скорость горения запрессованного состава без снижения льдообразующей активности состава, что расширяет технологические возможности при проектировании конкретных средств воздействия.

Графит вводится в состав для повышения прочности заряда из запрессованного состава.

Компоненты состава имеют широкую сырьевую базу.

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

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

2. Ввод жидкой составляющей и дополнительное перемешивание в течение 10-15 минут;

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

Скорость горения состава в запрессованном при удельном давлении (1300±130) кг/см² заряде составляет (1,0-2,0) мм/с и регулируется крупностью компонентов и введением каталитической добавки.

Для экспериментальной проверки изготовлены и испытаны составы, рецептуры которых в сравнении с составом аналога и прототипа, приведены в таблице 1.

Показатели эффективности льдообразования приведены в таблице 2.

Проведенные испытания опытных образцов составов в установках по моделированию различных метеорологических условий, подтвердили значительное повышение эффективности льдообразования, в том числе в диапазоне повышенных температур до минус 3°С. Анализ данных, приведенных в таблице 2 показывает, что рецептура состава по предлагаемому изобретению значительно расширяет возможности использования состава, как на переохлажденные облака, так и на относительно теплые облака и туманы.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показывает соответствие критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень», а с учетом возможности серийного производства пиротехнического состава и использования в изделиях, предназначенных для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы, можно сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Реферат

Изобретение относится к пиротехническим составам, которые при горении образуют аэрозоль, воздействующий на гидрометеорологические процессы. Изобретение может быть использовано для рассеивания облаков и туманов, предотвращения градобитий и вызывания осадков из переохлажденных облаков, посредством генерирования адсорбирующего аэрозоля при горении пиротехнического заряда, включающего соли активных галогенидов. Пиротехнический азрозолеобразующий состав содержит в качестве окислителя перхлорат аммония, в качестве горючего - фенолформальдегидную смолу и стеарат кальция в качестве льдообразующего реагента - композицию ингредиентов, способствующую возникновению образования ядер кристаллов - смесь тонкоизмельченных порошков йодистого серебра, йодистого калия, йодистой меди, в качестве горючей связки, для исключения расслоения и повышения прочности запрессованного состава - олифу натуральную, для регулирования скорости горения - ферроцен (каталитическую добавку) и технологическую добавку - графит. Состав отличается повышенной эффективностью воздействия пиротехнического состава на облака, обеспечивая универсальность метеорологического воздействия в широком диапазоне температур, при высоком пороге льдообразования и выходе активных ядер кристаллизации. 2 табл.

Формула