Заряд низкотемпературного пиротехнического нагревателя

 

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4834447/23 (22) 05.06.90 (46) 15.1193 Вюп. Мю 41-42 (75) Колединский М; Горшков АА (73) Колединский Геннадий Михайлович (54) ЗАРЯД НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ (,в) RU (11) 2ОО3032 СХ

{51) 5 F 42 В 4 ОО (57) Изобретение относится к устройствам для разогрева различных веществ и обогрева людей.

Сущность изобретения: заряд низкотемпературного пиротехнического нагревателя выполнен в виде шашки пиротехнического состава с коэффициентом углотнения не более 0.9, включающего окислитель и горючее, взятое в избытке. 1 ил.

2003032

Изобретение относится к устройствам для разогрева различных веществ и обогрева людей.

Известны нагреватели, в которых использу от заряды химически взаимодействующих компонентов. Так смесь Л1-СаС!2 реагирует с добавлением воды, Однако таких смесей незначительное количество, а их тепловой эффект не достигает предел ьных з начений, т.к, реакции идут до соединений, имеющих в качестве продуктов реакций промежуточные соединения, например А!С!з 5Н20, Использование наиболее высококалорийных горючих Al Lf М9 затруднительно из"за наличия AItoTHQA окисной плснки, Ko" торая разрушается при высоких температурах.

Известны заряды пиротехнических на. гревателей, которые изготовлены из смеси с соотношением компонентов, обеспечивающих существование самараспространяющегося горения. При этом реагирование осуществляется только при высоких (более

1000"C) температурах, а тепловыделение практически нерегулируемо в процессе горения.

Высокая калорийность обеспечивается за счет применения А!, Mg и других горючих, однако существование значительного количества собственного окислителя (т.к. соотношениа компонентов берут .вблизи стехиометрического) приводит к снижению удельной или объемной калорийности.

Таким образом высокая температура горения ограничивает использование пиротехнических нагревательных зарядов для разогрева веществ, имеющих низкие температуры разложения, подогрева пищи и обогрева людей.

Целью изобретения является снижение температуры реагирования компонентов в заряде пиротехнического нагревателя, Это достигается благодаря тому, что известный заряд пиротехнического нагревателя, содержащий mpJo«ee и окислитель, изготовлен с соотношением компонентов за концентрационными пределом горения (избыток горючего), при этом заряд изготовлен с коэффициентом уплотнения равным, или меньше 0,9 для обеспечения поступления внешнего окислителя в весь объем заряда по незамкнутым порам.

Соотношение компонентов за концентрационным пределом горения и изготовление заряда с коэффициентом уплотнения, равным или меньшим 0,9, являются признаками, обеспечивающими выполнение зарядом новой функции.. Температура реагирования компонентов снижается зэ счет исключения возможности самораспространяющегося горения, а реагирование по всему объему внешним окислителем осуществляется по незамкнутым порам. существующим при коэффициенте уплотнения, равном или меньшем 0,9, При этом нижний предел коэффициента уплотнения ограничивать нецелесообразно, т.к. изготовление заряда можно осуществлять из компонен"0 тов различной формы, в том числе и волокнистой, при этом заряд высокопористый ,(коэффициент уплотнения меньше 0,3), что отличается от пористости заряда, изготовленного из компонентов, имеющих шарообразную форму, хотя последующее . изготовление зарядов одинаковое, На чертеже приведен пример использования заряда для нагрева воздуха (при естественной конвенции).

20 В корпусе 1 располагают заряд 2 с отверстиями 3 под стержни 4. Заряд изготавливался иэ смеси 957 алюминия, 5

ИаМОз, коэффициент уплотнения 0,8. В отверстие заливалась вода, которая по незам25. кнутым порам просачивалась по всему объему заряда.

При подача усилия на стержни они уплотняют боковые поверхности отверстий силой, пропорциональной произведению

30 усилия на штырь на котангенс угла конусообразной части стержня. Для обеспечения сдвига слоев смеси относительно друг друга в направлении подачи усилия на штырь основание конусообразного отверстия имела

35 угол конусообразной части, на 3-5 меньше, чем 25-30 вершина конуса. Сдвиг и расширяющее усилие обеспечивают деформацию частиц алюминия и разрушение окисной пленки. Это приводит к возникновению ре40 акции и выделению тепла. Продукты реакции, обладающие меньшей плотностью, чем исходный состав, приводят к "разбуханию" прореагировавшего слоя и возникновению реакции в следующих слоях и т.д, Тепловы45 деление регулировалось ограничением заливаемой порции воды, а также разуплотнением, достигаемого извлечени ем стержней, Чтобы обеспечить разоуплотнение смеси, отверстия должны быть

50 изготовлены на расстоянии не более полутора диаметров основания отверстия (что обеспечивает снятие нагрузки со всего объема); В вышеуказанной смеси Al-МайОз порционно добавлялэсь вода. Жесткость корпуса и усилие на стержни также являются параметрами, управляющими тепловыделением. Поэтому корпус изготавливался из стали толщиной 0,8 — 1,0 мм. В опытах с обеспечением непрерывного тепловыделения при однократной заливке воды и без снятия

2003032

Формула изо ретения бр ения виде шашки пиротехнического состава с коэффициентом уплотнения не более 0,9, . включающего окислитель и горючее, вэяРОТЕХНИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия, он выполнен в нагрузки после реагирования стенки и дно корпуса деформировались эа счет "разбухания" смеси, увеличивая на 5-10 первоначальный объем корпуса.

Изменение скорости тепловыделения можно обеспечить, если изменять жесткость оболочки (например, стягивая ее хомутом).

Для обеспечения задействования без ввода уплотняющих стержней можно в смесь добавить компонент, который реакционноспособен с отдельно хранящимся компонентом (водой) с большим объемным увеличением. Так в смесь 95$ Al, 5 (йайОз добавлялась негашеная известь, которая имеет плотность = 3,4 г/см (см. краткая химическая энциклопедия. M.: "СЭ" 1963, т.2.с.138, 380), При добавлении воды образовывался Са(ОН) с плотностью 2,2 г/смз с выделением тепла. уплотнением и сдвигом основной смеси, приведшим к длительному тепловыделению с деформацией вышеуказанного корпуса.

Иэ вышеуказанной смеси изготавливали заряд в оболочку при предварительном прессовании алюминия с нитратом натрия усилием 10 кгс/см, добавлялась вода, чем обеспечивалась реакции с ее затуханием за счет образования плотной пленки на алюминии. Перемещением слоев смеси стержнем диаметром 5-6 мм с усилием 10-15 кг обеспечивалось возникновение реакции.

При нанесении вышеуказанной смеси на поверхности типа "наждак" и трением этих поверхностей друг о друга также осуществлялась реакция с ее затуханием и по5 следующим возобновлением при трении поверхностей.

Таким образом, изготовление заряда с . соотношением компонентов за концентрационным пределом горения, с коэффициен10 том уплотнения, обеспечивающим существование взаимосвязанных пор, по которым внешний окислитель заполняет весь объем заряда, позволяет осуществить снижение температуры реагирования за

15 счет сдвига и деформации частиц горючего, что приводит к разрушению плотной защитной окисной пленки и осуществлению тепловыделения за счет реакции активного металла до высших окислов.

20 Опыты с вышеуказанным зарядом со всеми вариантами инициирования подтвердили наличие длительного ниэкотемпературного тепловыделения (только в опытах с негашеной известью температура при гаше25 нии поднималась выше f50 С) с температурой 45-89 С при естественном тепловоде в воздух. (56) Жаброва Г.М, Тепло беэ пламени. M,: АН

30 СССР, 1945, с.24-28.

Шидловский H.À. Основы пиротехники, М.: Машиностроение, 1973, с.289.

2003032

Составитель Н. Мочалина

Редактор H. Федорова Техред М; Моргентал Корректор А. Мотыль

Заказ 3228

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101