Пиротехнический состав для снаряжения катодов генератора электрического тока

 

Использование: в снаряжении катодов пиротехнических генераторов электрического тока. Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: фторид свинца 82,9 - 97,6; фторид лития 3,0 - 12,0; алюминий остальное. 1 табл.

Изобретение относится к пиротехническим составам, а именно к пиротехническим составам для снаряжения катодов пиротехнических генераторов электрического тока с пиротехническими электродами.

Известно использование фторида свинца в качестве катодного материала [2]. Однако данный катодный материал не может быть использован для снаряжения катодов пиротехнических генераторов, поскольку не является саморазогревающимся и требует для нагрева использование внешнего нагревателя.

Прототипом предлагаемого технического решения, как наиболее близким по достигаемому положительному эффекту и технической сущности, выбрана композиция [1], содержащая, мас.%: KClO4 20...40 PbO2 20...40 Si 10...30 LiCl 10...20 PbCrO4 2...8 Такой состав используется для снаряжения катодов тепловых батарей. После инициирования состав горит, причем окислителями горючего в нем являются PbO2 и KClO4. Последний при разложении во время горения до КCl образует расплав с LiCl. Электрохимически активным катодным материалом является PbClO4. Определено, что скорость возбуждения ЭДС в электрохимическом элементе с использованием прототипа составляет 0,2-0,3 с.

Недостатками прототипа является относительно большое время возбуждения ЭДС (0,2-0,3 с), так как для многих технических задач оно является неудовлетворительным. Другим недостатком прототипа является его недостаточная термическая стабильность, связанная с использованием в качестве окислителя двуокиси свинца с низкой температурой разложения. Также к недостаткам прототипа следует отнести его высокую гигроскопичность, связанную с использованием в качестве электролита хлорида лития.

Целью изобретения является уменьшение времени возбуждения ЭДС и снижение гигроскопичности.

Это достигается путем использования в составе новых компонентов и изменения количественного отношения ингредиентов.

Сущность изобретения состоит в том, что в пиросоставе, включающем окислитель, горючее и галогенсодержащую добавку, в качестве окислителя используют фторид свинца, в качестве горючего - алюминий, а в качестве галогенсодержащей добавки - фторид лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbF2 82,76...94,64 Al 2,14...5,78 LiF 3,0...12,0
В качестве окислителя используется фторид свинца Тпл = 822оС; Ткип = 1292оС. Испытания на гигроскопичность показали, что при относительной влажности воздуха 93% влагопоглощения не наблюдается, что позволяет использовать PbF2 в качестве окислителя в пиросоставе. Фторид свинца активно взаимодействует с некоторыми активными металлами, например с алюминием, который и используется в качестве горючего.

В предлагаемом техническом решении в качестве электролитной добавки используют фторид лития. Испытания на гигроскопичность показывают, что не наблюдается влагопоглощения при относительной влажности воздуха 93%, что позволяет его использовать в качестве компонента пиросостава. Кроме того, фторид лития обладает наиболее высоким значением электропроводности (эквивалентная электропроводность фторида лития составляет 243,0 Ом-1.см2. Установлено, что для использования пиротехнического состава в качестве катода необходимо, чтобы он содержал некоторое количество электрохимически окисляющего (восстанавливающего) реагента. В изобретении таким веществом является фторид свинца. Для создания возможности его электрохимического восстановления при работе генератора фторида свинца содержится в пиротехнической композиции в избытке, соответствующем фторному балансу +7...+12.

Для поддержания реакции горения в пиросостав вводится горючее - алюминий. Использование алюминия предпочтительнее в данном техническом решении, так как свинец (продукт восстановления фторида свинца) не образует сплавов с алюминием и потенциал катода близок к потенциалу реакции Pb2+ + 2e Pb, что позволяет более полно использовать активный катодный материал.

Использование изобретения предполагается в конструкциях генератора с электродами - пирозарядами, например, в таблеточной конструкции или с коаксиальным расположением электродов. Одновременно воспламенение и горение обоих электродов позволяет получить возбуждение ЭДС в течение 0,05-0,15 с.

П р и м е р. Для приготовления опытных составов использовались фторид свинца (П) (ТУ 6-09-2128-77) и фторид лития (ТУ 6-09-3539-84), просеянные через шелковое сито N 61 ГОСТ 4403-77 и просушенные. Алюминий марки АСД-4 ТУ 48-5-100-75 проходит контрольный просев. Составы смешиваются вручную до получения однородной массы. Например, для приготовления состава 1 берут следующие навески, г: фторид свинца 18,24; фторид лития 0,6; алюминий 1,16. Затем с помощью специального пресс-инструмента с канальным поддоном, в который предварительно устанавливают железный проволочный токосъем, состав прессуют в бумажную оболочку диаметром 6,5 м. В качестве анода используют модельную пиросмесь, содержащую, мас.%: фторид свинца 58,0; магний 22,0; фторид лития 20,0. Анод изготовляют в виде канального заряда в никелевой оболочке диаметром 15,0 м с каналом диаметром 6,5 мм. При сборке в этот канал вставляют катодный заряд и изделие опрессовывают.

Регистрацию двух напряжений проводят на высокоомной (105 кОм) и низкоомной (4,6 Ома) нагрузках через согласующее устройство СФ-023 на светолучевом осциллографе Н117 с применением преобразователя тока, переключающего нагрузки с частотой 50 Гц. Время возбуждения ЭДС регистрируют с помощью фотодатчиков, фиксирующих начало горения изделия на осциллограмме.

При испытаниях генераторов с коаксиальными пирозарядами - электродами получают результаты, представленные в таблице.

Использование предлагаемого технического решения позволяет в 1,33 раза снизить время возбуждения ЭДС и уменьшить гигроскопичность состава.

К таблице
Характеристики генератора тока при различном соотношении компонентов катодного пиросостава
П р и м е ч а н и е: U - падение напряжения на нагрузке 4,0 Ом; ЭДС, U - время возбуждения ЭДС и напряжения

Формула изобретения

ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ СНАРЯЖЕНИЯ КАТОДОВ ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, включающий окислитель, горючее, галогенид лития, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет уменьшения времени возбуждения электродвижущей силы и снижения гигроскопичности состава, он в качестве окислителя содержит фторид свинца, в качестве горючего - алюминий, в качестве галогенида лития - его фторид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид свинца 82,8 - 94,6
Фторид лития 3,0 - 12,0
Алюминий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1