RU2335484C2 - Gas-making pyrotechnic compound - Google Patents
Gas-making pyrotechnic compound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335484C2 RU2335484C2 RU2006138376/02A RU2006138376A RU2335484C2 RU 2335484 C2 RU2335484 C2 RU 2335484C2 RU 2006138376/02 A RU2006138376/02 A RU 2006138376/02A RU 2006138376 A RU2006138376 A RU 2006138376A RU 2335484 C2 RU2335484 C2 RU 2335484C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- gas
- powder
- aluminum hydride
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в источниках газа, работающих в импульсном режиме, для получения смеси газов (в основном, водорода) высокой температуры и давления.The invention relates to the field of pyrotechnics and can be used in gas sources operating in a pulsed mode to obtain a mixture of gases (mainly hydrogen) of high temperature and pressure.
Газообразующие составы широко применяются в различных технических средствах, использующих энергию газов для:Gas-forming compounds are widely used in various technical means using gas energy for:
- создания определенного давления;- creating a certain pressure;
- перемещения исполнительных механизмов;- movement of actuators;
- наддува топливных емкостей;- pressurization of fuel tanks;
- заполнения подушек безопасности и т.д.- filling airbags, etc.
В ряде случаев для обеспечения работоспособности технических средств, например пирорезаков, необходимо создание мощного импульса давления. Как правило, подобные импульсы характеризуются скоростью нарастания давления и имеют величину порядка 106 кгс/см2·с-1, что фактически характеризует процесс взрывного превращения состава.In some cases, to ensure the operability of technical means, for example, pyro-cutters, it is necessary to create a powerful pressure pulse. Typically, such pulses are characterized by a rate of increase in pressure and have a value of the order of 10 6 kgf / cm 2 · s -1 , which actually characterizes the process of explosive transformation of the composition.
Пиротехнический состав, предназначенный для создания такого импульса давления, должен иметь следующие характеристики:The pyrotechnic composition intended to create such a pressure pulse should have the following characteristics:
- высокое удельное газовыделение;- high specific gas evolution;
- способность к быстрому (взрывному) превращению, в том числе и в прессованном виде;- the ability to rapid (explosive) transformation, including in extruded form;
- работоспособность в интервале температур от минус 50°С до плюс 50°С при минимальных количествах вещества, ограниченных габаритами конструкции;- operability in the temperature range from minus 50 ° С to plus 50 ° С with minimum quantities of substances limited by the dimensions of the structure;
- высокую чувствительность к начальному тепловому импульсу (низкую температуру воспламенения), поскольку инициирование данных составов зачастую осуществляется медленногорящими замедлительными составами с низкой температурой горения;- high sensitivity to the initial heat pulse (low ignition temperature), since the initiation of these compositions is often carried out by slow-burning retardants with a low combustion temperature;
- низкую гигроскопичность и способность сохранять свои свойства в течение требуемого промежутка времени (гарантийного срока изделия).- low hygroscopicity and the ability to maintain their properties for the required period of time (product warranty period).
В литературе имеются данные о различных веществах (пороха, ПТС), способных создавать импульс давления [Вспомогательные системы ракетно-космической техники, перевод под ред. И.В.Тишунина, М., "МИР", 1970, с.117]. Тем не менее известные вещества не отвечают всем указанным выше требованиям.The literature contains data on various substances (gunpowder, PTS) that can create a pressure impulse [Auxiliary systems of rocket and space technology, translation, ed. I.V. Tishunina, M., "WORLD", 1970, p. 117]. However, known substances do not meet all of the above requirements.
Так, используемый черный (дымный) порох имеет импульс давления всего 0,021·106 кгс/см2·с-1, что ограничивает его применение. Более высокий импульс давления имеет бездымный порох (0,196·106 кгс/см2·с-1), но и этот материал не достаточно эффективен, особенно в прессованном виде и при отрицательных температурах (вследствие наличия паров воды в продуктах сгорания).So, the used black (smoky) gunpowder has a pressure impulse of only 0.021 · 10 6 kgf / cm 2 · s -1 , which limits its use. Smokeless powder (0.196 · 10 6 kgf / cm 2 · s -1 ) has a higher pressure impulse, but even this material is not effective enough, especially in pressed form and at low temperatures (due to the presence of water vapor in the combustion products).
Еще большей эффективностью по импульсу давления обладает так называемая смесь 50/25/25 фирмы "Дюпон", которая, по-видимому, является пиротехническим составом. В данном случае импульс давления составляет 1,33·106 кгс/см2·с-1. Сведения о рецептуре данной смеси отсутствуют.The so-called 50/25/25 DuPont mixture, which is apparently a pyrotechnic composition, is even more effective in terms of pressure impulse. In this case, the pressure pulse is 1.33 · 10 6 kgf / cm 2 · s -1 . There is no information on the formulation of this mixture.
Там же имеются сведения о составе на основе перхлората аммония и циркония (процентное содержание не приводится). При испытаниях прессованных образцов из этого состава был зафиксирован импульс давления 4,2·106 кгс/см2·с-1. Недостатками данного состава являются высокая гигроскопичность и токсичность перхлората аммония.There is also information on the composition based on ammonium and zirconium perchlorate (percentage is not given). When testing pressed samples from this composition, a pressure pulse of 4.2 · 10 6 kgf / cm 2 · s -1 was recorded. The disadvantages of this composition are the high hygroscopicity and toxicity of ammonium perchlorate.
Наиболее перспективным, по мнению авторов предлагаемого изобретения, является использование газообразующего пиротехнического состава на основе гидрида алюминия.The most promising, according to the authors of the present invention, is the use of a gas-forming pyrotechnic composition based on aluminum hydride.
Данный материал широко используется в качестве высокоэнергетической добавки в твердых ракетных топливах (ТРТ). Например, известен следующий состав ТРТ, мас.% [патент США №3755019, кл. C06D 5/06, Том 913, №4, 28 августа 1973]:This material is widely used as a high-energy additive in solid rocket fuels (TRT). For example, the following TPT composition is known, wt.% [US patent No. 3755019, class. C06D 5/06, Volume 913, No. 4, August 28, 1973]:
В данном случае имеет место сгорание гидрида алюминия до Al2О3 и Н2О, при этом скорость горения составляет несколько мм/с (десятков мм/с).In this case, there is a combustion of aluminum hydride to Al 2 O 3 and H 2 O, while the burning rate is several mm / s (tens of mm / s).
Наиболее близким по технической сущности является пиротехнический состав с использованием гидрида алюминия и оксида железа [Патент США №3948700, кл. С06В 23/00, С06В 27/00, 6 апреля 1976]. В данном случае авторы изобретения предлагают состав для получения водорода высокой температуры, при этом патентуется реакция типа:The closest in technical essence is a pyrotechnic composition using aluminum hydride and iron oxide [US Patent No. 3948700, class. C06B 23/00, C06B 27/00, April 6, 1976]. In this case, the inventors propose a composition for producing high temperature hydrogen, and a reaction of the type:
Fe2O3+2AlH3→2Fe+Al2О3+3Н2.Fe 2 O 3 + 2AlH 3 → 2Fe + Al 2 O 3 + 3H 2 .
Данный состав содержит 27,3% мас. AlH3 и 72,7% мас. Fe2О3. Температура реакции 3000°С, удельное газовыделение водорода 300 см3/г (при нормальных условиях: 0°С, 760 мм рт.ст.).This composition contains 27.3% wt. AlH 3 and 72.7% wt. Fe 2 About 3 . The reaction temperature is 3000 ° C, the specific hydrogen gas release of 300 cm 3 / g (under normal conditions: 0 ° C, 760 mm Hg).
Для использования в качестве газообразующего пиротехнического состава, способного создавать мощный импульс давления, данный состав не подходит, т.к. имеет невысокую скорость горения и не способен к быстрому (взрывному) превращению. Входящий в состав окислитель Fe2О3 имеет температуру разложения 1565°С, поэтому данный состав имеет достаточно высокую температуру воспламенения (не менее 500°С).For use as a gas-generating pyrotechnic composition capable of creating a powerful pressure pulse, this composition is not suitable, because It has a low burning rate and is not capable of rapid (explosive) transformation. The oxidizing agent Fe 2 O 3 , which is part of the composition, has a decomposition temperature of 1565 ° С; therefore, this composition has a rather high ignition temperature (at least 500 ° С).
Задачей предлагаемого технического решения является значительное повышение газовыделения состава и придание ему способности к быстрому (взрывному) превращению в прессованном виде.The objective of the proposed technical solution is to significantly increase the gas evolution of the composition and giving it the ability to quickly (explosive) transformation in the pressed form.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, следующий:The technical result achieved by using the invention is as follows:
- удельное газовыделение не менее 400 см3/г;- specific gas evolution of at least 400 cm 3 / g;
- способность создавать импульс давления не менее 3·106 кгс/см2·с-1 в прессованном виде;- the ability to create a pressure pulse of at least 3 · 10 6 kgf / cm 2 · s -1 in the pressed form;
- работоспособность в составе конструкции в интервале температур от минус 50°С до плюс 50°С при минимальных количествах вещества (мг);- performance in the structure of the structure in the temperature range from minus 50 ° C to plus 50 ° C with minimal amounts of substance (mg);
- температура воспламенения не более 200°С;- the ignition temperature is not more than 200 ° C;
- низкая гигроскопичность (менее 0,1%) и высокая химическая стойкость в течение длительного срока хранения (не менее 20 лет в составе изделия).- low hygroscopicity (less than 0.1%) and high chemical resistance over a long shelf life (at least 20 years in the product).
Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что известный газообразующий пиротехнический состав, содержащий в качестве горючего гидрид алюминия и окислитель, согласно изобретению в качестве окислителя содержит перхлорат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The task and technical result are achieved due to the fact that the known gas-forming pyrotechnic composition containing aluminum hydride and an oxidizing agent as a fuel, according to the invention, contains potassium perchlorate as an oxidizing agent in the following ratio of components, wt.%:
Замена используемого в прототипе окислителя Fe2О3 (температура разложения 1565°С) на перхлорат калия (температура разложения 580°С), содержащий в себе гораздо больший процент кислорода, позволила повысить в составе процентное содержание гидрида алюминия, что в совокупности привело к значительному повышению удельной калорийности состава, объему выделяемого водорода и обеспечению способности состава к взрывному превращению даже в прессованном виде.The replacement of the oxidizing agent Fe 2 O 3 used in the prototype (decomposition temperature 1565 ° С) with potassium perchlorate (decomposition temperature 580 ° С), containing a much higher percentage of oxygen, made it possible to increase the percentage of aluminum hydride in the composition, which together led to a significant increasing the specific calorific value of the composition, the amount of hydrogen released and ensuring the ability of the composition to explosive transformation, even in pressed form.
Следует отметить, что при горении состава развивается весьма высокая температура (не менее 3000°С), в результате чего конденсированные продукты горения (Н2О, KCl) переходят в парообразное состояние. Это значительно повышает общий объем газообразных продуктов реакции при горении состава и способствует повышению импульса давления.It should be noted that when the composition is burned, a very high temperature develops (at least 3000 ° С), as a result of which the condensed products of combustion (Н 2 О, KCl) turn into a vapor state. This significantly increases the total volume of gaseous reaction products during combustion of the composition and contributes to an increase in pressure impulse.
Экспериментально подобранное соотношение компонентов позволяет достигнуть вышеуказанный технический результат. Экспериментальные и расчетные данные приведены в таблице. Удельное газовыделение продуктов горения состава приведено для нормальных условий (0°С, 760 мм рт.ст.).Experimentally selected ratio of components allows to achieve the above technical result. Experimental and calculated data are given in the table. The specific gas evolution of the combustion products of the composition is given for normal conditions (0 ° C, 760 mm Hg).
Горение состава с содержанием гидрида алюминия 37% протекает согласно следующему уравнению:Combustion of a composition with an aluminum hydride content of 37% proceeds according to the following equation:
3KClO4+8AlH3=3KCl+4Al2O3+12Н2↑.3KClO 4 + 8AlH 3 = 3KCl + 4Al 2 O 3 + 12H 2 ↑.
При горении составов с содержанием гидрида алюминия менее 37% мас., продуктами горения могут быть Н2, Н2О, KCl и Al2О3.When burning compositions with aluminum hydride content of less than 37 wt.%, The combustion products can be H 2, H 2 O, KCl, and Al 2 O 3.
При горении составов с содержанием гидрида алюминия более 37% мас., продуктами горения могут быть Н2, KCl, Al и Al2О3.In combustion with formulations containing aluminum hydride over 37 wt.%, The combustion products can be H 2, KCl, Al and Al 2 O 3.
Для экспериментальной отработки заявляемый состав изготавливался смешением порошков:For experimental testing, the claimed composition was made by mixing powders:
- гидрид алюминия <10 мкм;- aluminum hydride <10 μm;
- перхлорат калия <40 мкм.- potassium perchlorate <40 microns.
Для определения характеристик горения использовались образцы со степенью уплотнения 0,8÷0,85.To determine the combustion characteristics, samples with a compaction degree of 0.8–0.85 were used.
Импульс давления определялся сжиганием образцов в герметичной сборке, при этом определялось максимальное давление и время, за которое оно достигалось.The pressure impulse was determined by burning the samples in a sealed assembly, while the maximum pressure and the time during which it was reached were determined.
Температура воспламенения состава определялась по методу ДТА.The ignition temperature of the composition was determined by the DTA method.
Из данных, приведенных в таблице, следует, что удельное газовыделение заявляемого состава достигает 400÷832 см3/г, удельная калорийность составляет 1,16÷2,45 ккал/г.From the data given in the table, it follows that the specific gas evolution of the claimed composition reaches 400 ÷ 832 cm 3 / g, the specific calorific value is 1.16 ÷ 2.45 kcal / g.
Наибольшим импульсом давления обладают составы с содержанием гидрида алюминия 37÷50% мас. Составы с большим содержанием AlH3 имеют большее удельное газовыделение, но и меньшую удельную калорийность, что приводит к снижению импульса давления.Compounds with aluminum hydride content of 37 ÷ 50% wt have the greatest pressure impulse. Compositions with a high content of AlH 3 have a higher specific gas evolution, but also a lower specific calorific value, which leads to a decrease in the pressure pulse.
Температура воспламенения заявляемого состава находится в пределах 180÷190°С.The ignition temperature of the claimed composition is in the range of 180 ÷ 190 ° C.
Многократно проведенные эксперименты подтвердили работоспособность и высокую надежность работы заявляемого состава во всем диапазоне температур от минус 50°С до плюс 50°С при минимальной массе состава, составляющей несколько мг.Repeatedly conducted experiments have confirmed the performance and high reliability of the claimed composition in the entire temperature range from minus 50 ° C to plus 50 ° C with a minimum composition weight of a few mg.
Данный состав отличается низкой гигроскопичностью (менее 0,1%) и высокой химической стойкостью на протяжении гарантийного срока хранения изделия (не менее 20 лет).This composition is characterized by low hygroscopicity (less than 0.1%) and high chemical resistance during the warranty period of storage of the product (at least 20 years).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138376/02A RU2335484C2 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Gas-making pyrotechnic compound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138376/02A RU2335484C2 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Gas-making pyrotechnic compound |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006138376A RU2006138376A (en) | 2008-05-10 |
RU2335484C2 true RU2335484C2 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39799607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138376/02A RU2335484C2 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Gas-making pyrotechnic compound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2335484C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500659C2 (en) * | 2012-02-21 | 2013-12-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's powder - 2 |
-
2006
- 2006-10-30 RU RU2006138376/02A patent/RU2335484C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500659C2 (en) * | 2012-02-21 | 2013-12-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's powder - 2 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006138376A (en) | 2008-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Steinhauser et al. | “Green” pyrotechnics: a chemists' challenge | |
US5460671A (en) | Ignition compositions for inflator gas generators | |
US5542999A (en) | Gas-generating mixture | |
Zhi et al. | Research on the combustion properties of propellants with low content of nano metal powders | |
US6849247B1 (en) | Gas generating process for propulsion and hydrogen production | |
US3010815A (en) | Monofuel for underwater steam propulsion | |
US20070068610A1 (en) | Microcrystalline Nitrocellulose Pyrotechnic Compositions | |
US4379007A (en) | Catalysts for nitramine propellants | |
RU2335484C2 (en) | Gas-making pyrotechnic compound | |
US4302259A (en) | MgH2 and Sr(NO3)2 pyrotechnic composition | |
CN113939346B (en) | Aerosol-forming composition for fire extinguishing | |
RU2423339C1 (en) | Ammonium nitrate based solid-fuel gas-generating composition | |
Oxley | Explosives detection: potential problems | |
US3775199A (en) | Nitrogen generator | |
KR102366892B1 (en) | Nitrogen-generating composition for digestion and method of making same | |
KR960016613B1 (en) | Explosive for warhead and solid racket propellant | |
USH285H (en) | Oxygen rich igniter compositions | |
Htwe et al. | Combustion of double-base propellants of various compositions containing ammonium nitrate | |
US1005052A (en) | Method of minimizing erosion in ordnance and preventing flareback. | |
Oxley | Non‐traditional explosives: Potential detection problems | |
Kumar et al. | Nanotechnology-driven explosives and propellants | |
Krishnan et al. | Addition of RDX/HMX on the ignition behaviour of boron-potassium nitrate pyrotechnic charge | |
RU2541332C1 (en) | Metallised solid fuel composition | |
Bhingarkar et al. | Influence of cellulosic binders on sensitivity and combustion behaviour of B-KNO3 ignition system | |
RU2151759C1 (en) | Gas-forming pyrotechnical composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161031 |