Аерозолеутворюючий склад для формування маскувальної завіси

Реферат: Аерозолеутворюючий склад для формування маскувальної завіси містить технічний вуглець із 2 питомою зовнішньою поверхнею 50000,0-230000,0 см /г і розміром часток 1,0-25,0 мкм, перліт з 3 насипною щільністю 1,0-80,0 кг/м і розміром часток 0,0-160,0 мкм, терморозширений графіт із 3 насипною щільністю 1,0-4,0 г/дм . UA 118118 U (54) АЕРОЗОЛЕУТВОРЮЮЧИЙ СКЛАД ДЛЯ ФОРМУВАННЯ МАСКУВАЛЬНОЇ ЗАВІСИ UA 118118 U UA 118118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області озброєнь і може бути використана для тимчасового захисту промислових і військових об'єктів від вражаючої дії зброї супротивника, а також для виконання маскувальних дій, які забезпечують можливість схованого переміщення людей і техніки. Корисна модель належить до складів, призначених для створення аерозольної багатокомпонентної завіси, що дозволяє запобігти несанкціонованому контролю з боку супротивника в широкому діапазоні електромагнітного випромінювання. Відомий склад для формування димової завіси, який включає фосфор червоний, окислювач і технологічну добавку. Склад містить додатково полум'ягасник - карбамід або тіосечовину, окислювач нітратний і як технологічну добавку хлорпарафін рідкий, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фосфор червоний 64-72; нітрат амонію або калію 19-23; карбамід/тіосечовина 7-10; хлорпарафін рідкий 2-3. (Патент Росії № 2478600 на винахід). Недоліком відомого складу є те, що його реалізація можлива тільки при використанні в монолітному (брикетованому) вигляді. Формування димової завіси можливо тільки при використанні складу в різних пристроях з необхідним примусовим підпалом. Істотним є те, що застосування такого складу визначає нерівномірно формовану завісу, яка може бути ефективною тільки у видимому спектрі. Зазначений склад не забезпечує необхідного захисту від контролю супротивником дій сторони, що маскується в електромагнітному спектрі. Істотним є те, що відомий склад, з-за своєї високої гігроскопічності, губить свої димоутворюючі властивості, що приводить до непридатності складу або необхідності додаткових витрат часу і засобів для відновлення заданих фізико-хімічних властивостей. Недоліком відомого складу є те, що генерування газу супроводжується високою температурою, що може привести до загоряння складу, скорочення об'єму виділення диму, зниження маскувальних властивостей готового виробу і, відповідно, імовірності ураження супротивником людей і техніки. Декларування можливості горіння заряду за рахунок підриву зсередини зарядом вибухової речовини приводить до руйнування тіла брикету і ускладненню його підпалу. Це вимагає збільшення питомої маси складу стосовно площі земної поверхні, яка повинна бути покрита димовою завісою заданої оптичної щільності. Відомий склад для створення маскувальної завіси, який являє собою водяний розчин триетиленгліколю з водою (Патент Росії № 2374214 на винахід). При використанні відомого складу для створення диму або туману різної інтенсивності робочу рідину поміщають у спеціальний бачок, який входить у комплект механізму генератора диму і має отвір для закріплення шланга. Шланг опускають безпосередньо в ємність із рідиною. Після приведення генератора диму в робочий стан, рідину за допомогою насоса направляють у камеру з нагрівальними елементами, яка має принаймні один впускний й один або більше випускний клапани. Нагріту рідину під тиском випускають через випускний клапан, одержуючи необхідний димовий ефект. Необхідний ступінь задимленості досягається різним періодом дії димогенератора. Недоліком відомого складу є те, що утворення захисно-маскувального аерозольного утворення (туману) є нестабільним і приводить до того, що оптична щільність швидко зменшується при охолодженні і конденсації крапель води та триетиленгліколю. Зниження ефективності використання складу погіршується при підвищеній температурі навколишнього середовища, при якій паротворення відбувається на невеликий період часу. Утворення туману тільки за рахунок паротворення рідини вносить певний регламент у проведені маскувальних заходів протягом короткого проміжку часу. Крім цього відомий склад не забезпечує необхідну маскувальну функцію за рахунок того, що ефективно не приховує від супротивника випромінювання в електромагнітному діапазоні. Відсутність маскування зазначеного випромінювання в умовах використання високотехнологічного устаткування знижує цінність відомого складу і робить його практично не придатним для використання у військових конфліктах, де необхідний ефективний захист у широкому спектрі генерованого випромінювання. Використання відомого складу може бути виправдано тільки його низькою собівартістю і можливістю готування в польових умовах без застосування конструктивно складного устаткування, призначеного для змішування компонентів. Відома димова суміш на основі нафтопродуктів, що призначена для створення аерозольних завіс, які маскують у видимому діапазоні [Карташев Е.Д., Карасев А.Н. Технологические аспекты повышения эффективности применения дымовых машин войск РХБ защиты. Тезисы докладов. 1 UA 118118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ФГУП НИИІД радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности. Воронеж, 2006. - С. 112-116]. Спосіб одержання зазначеної димової суміші полягає в операції накачування в резервуар у певних співвідношеннях вихідних компонентів. У резервуарі відбувається механічне перемішування компонентів циркуляційним насосом протягом не менш двох годин до стану їхньої повної гомогенізації. Димова суміш на основі нафтопродуктів призначена для створення аерозольних завіс, що маскують у видимому діапазоні. Склад дозволяє міняти оптичну щільність завіси шляхом зміни концентрації компонентів, що згоряють. При формуванні захисної завіси вона дозволяє ефективно ізолювати об'єкти від контролю супротивником протягом досить тривалого часу. Недоліком відомого складу є те, що при його готуванні як маскувальної завіси, практично не здійснюється маскування електромагнітного випромінювання. В умовах військових конфліктів, пов'язаних із застосуванням значних обсягів високотехнологічного устаткування, що є джерелом електромагнітного випромінювання, застосування складу вкрай обмежено рішенням локальних задач, при реалізації яких необхідне створення завіси, яка має тільки певну оптичну щільність. Аналіз відомих технічних рішень показав, що відомі склади для створення завіс призначені для маскування об'єктів за рахунок високої оптичної щільності. Відомі склади розділяються по наявності тих або інших компонентів, які за прийнятою технологією готування забезпечують формування завіси з необхідними фізико-механічними параметрами. Істотним недоліком відомих технічних рішень є те, що вони не забезпечують маскування об'єктів, при функціонуванні яких генерується електромагнітне випромінювання. Цей недолік обмежує область застосування невідомих складів, а в ряді випадків робить це неможливим. Задачею корисної моделі є утворення аерозолестворюючого складу для формування в атмосфері повітря завіси, що забезпечує екранування електромагнітного випромінювання об'єкта в широкому діапазоні, за рахунок того, що склад є багатокомпонентним і містить у собі частки речовин, які мають високий ступінь поглинання і відбиття електромагнітних хвиль, які генеруються технічними і біологічними об'єктами. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що аерозолеутворюючий склад для формування маскувальної завіси містить технічний вуглець із питомою зовнішньою поверхнею 2 50000,0-230000,0 см /г і розміром часток 1,0-25,0 мкм, перліт з насипною щільністю 1,0-80,0 3 кг/м і розміром часток 0,0-160,0 мкм, терморозширений графіт із насипною щільністю 1,0-4,0 3 г/дм з масовою часткою кожного компонента в суміші, мас. %: технічний вуглець 20,0-50,0 терморозширений графіт 10,0-30,0 перліт інше. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в тому, що склад: - має ефективні властивості, які маскують і забезпечують скритність об'єктів; - має низьку гідравлічну крупність складових його частин, що забезпечує тривале витання часток у повітрі й, відповідно, ефективну маскувальну дію; - може бути використаний для утворення захисної завіси шляхом формування її за допомогою артилерійських снарядів; - характеризується низькою собівартістю виготовлення; - не є пожежобезпечним і не вимагає складного і дорогого устаткування при складанні в заданих пропорціях; - визначає можливість оперативної зміни концентрації, а значить і властивостей, що маскують, залежно від інтенсивності електромагнітного випромінювання; - може бути використаний самостійно і у сполученні з різними аерозолестворючими речовинами, за допомогою яких утворюють завіси різної оптичної щільності; - дозволяє забезпечити маскування об'єктів, функціонування яких супроводжується електромагнітним випромінюванням; - може бути використаний при роботі штатних наземних пристроїв, що забезпечують генерування аерозольно-димної завіси для маскування об'єктів; - може бути використаний при роботі авіаційної техніки для генерування аерозольно-димної завіси для маскування об'єктів; - забезпечує афективне маскування у діапазоні 0,38-2000,0 мкн електромагнітного випромінювання. У результаті виконаних досліджень встановлено, що склад для створення ефективної завіси, що маскує, повинен включати наступні вихідні компоненти: технічний вуглець, 2 UA 118118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 терморозширений графіт і перліт. Необхідність застосування цих компонентів показав, що вони в захисній завісі забезпечують у необхідній мері поглинання і екранування хвиль електромагнітного випромінювання у діапазоні 0,38-2000,0 мкн, які генерують різні типи основного і допоміжного устаткування, які перебувають на озброєнні. В основі технології промислового одержання технічного вуглецю лежить термічне або термоокислювальне розкладання рідких або газоподібних вуглеводнів. У промисловості технічний вуглець одержують при безперервному процесі, який здійснюється в закритих циліндричних проточних реакторах. Для цього рідка вуглеводна сировина вприскується механічними або пневматичними форсунками у потік газів до повного згоряння. Отриману реакційну суміш для припинення реакцій газифікації охолоджують, вприскуючи в потік воду. Технічний вуглець виділяють із газу і гранулюють. Вуглець може бути отриманий при безперервному процесі, що здійснюється в спеціальних проточних реакторах. Рідка вуглеводна сировина випаровується за рахунок підведення теплоти до чаші, у якій вона перебуває. Пари сировини захоплюють в усередину реактора, а зовнішнє повітря подають через кільцевий зазор між прийомним парасолем реактора й чашею для сировини. Реакційний канал у хвостовій частині реактора охолоджується через стінку водою. Технічний вуглець виділяють із газу, що відходить. Крім цього термічний процес може здійснюється в спеціальних камерах періодичної дії, у підлозі яких встановлені щілинні пальники. Полум'я природного газу, що згоряє, на виході з пальників зіштовхується з охолоджуваною водою металевою ринвою, процес окислювання припиняється з виділенням технічного вуглецю, який збирається усередині камери. Отриманий продукт періодично вивантажують. Перліт одержують спучуванням при випалі зерен з вулканічних водомістких порід. У перліті утримується близько 1-2 % зв'язаної води. При випалі 1000-1250 °C перліт розм'якшується і під тиском пару води сильно спучується. Коефіцієнт спучування становить від 10 до 12. Технологія виробництва спученого перліту включає дроблення вихідної породи і сортування. Перед випалом сировину піддають попередній термічній обробці в сушильному барабані або малій обертовій печі при температурі 250-450 °C. При цьому віддаляється вільна і слабозв'язана вода, надалі зерна породи можуть при випалі витримати більш високу температуру, не розтріскуючись. Залишкової води в зернах цілком достатньо для бурхливого спучування при температурі до 1250 °C. При виробництві спученого перліту може застосовуватися шахтна піч, яка являє собою вертикальний футерований зсередини циліндр із конічною нижньою частиною. Потік гарячих газів від спалювання палива направляється знизу нагору. Оскільки площа перерізу конічної частини печі з підйомом збільшується, швидкість газового потоку відповідно зменшується. Через завантажувальні отвори у верхню циліндричну частину печі подається дроблена перлітова порода, що вільно падає вниз, поки в конічній частині не підхоплюється висхідним потоком гарячих газів. Зерна породи в гарячому газовому струмені спучуються. При цьому парусність їх різко збільшується й вони захоплюються газовим потоком нагору, виносяться з печі і потім осаджуються в циклонах. Терморозширений графіт являє собою графітовий матеріал, у якому відсутні смоли і неорганічні наповнювачі. Для одержання терморозширеного графіту кристалічний графіт піддають окислюванню. Окислювання зводиться до введення молекул іонів азотної або сірчаної кислоти з окислювачем між шарами кристалічних решіток графіту. Після цього окислений графіт відмивають і піддають сушінню. Висушений окислений графіт підігрівають зі швидкістю 400-600 °C/с. Через надзвичайно високу швидкість нагрівання спостерігається різке виділення із кристалічних решіток графіту газоподібних продуктів розкладання впровадженої сірчаної кислоти. Внаслідок цього міжшарова відстань збільшується орієнтовно в 300 разів. Дослідження показали, що сполучення трьох компонентів у вигляді терморозширеного графіту, перліту і технічного вуглецю забезпечує можливість створення завіси, що маскує, яка при технологічному формуванні в атмосфері повітря, забезпечує поглинання і відбиття електромагнітних хвиль у широкому діапазоні. Було встановлено, що на створення високоефективної завіси впливає розмір її утворюючих часток. 3 UA 118118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Дослідно-промислові випробування і дослідження показали, що для створення завіси необхідно застосування технічного вуглецю з питомою зовнішньою поверхнею 50000,0-230000,0 2 см /г і розміром часток 1,0-25,0 мкм. 2 Частки з питомою поверхнею менш 50000,0 см /г мають низьку здатність з відбивання й поглинання електромагнітного випромінювання, а збільшення питомої поверхні часток понад 2 230000,0 см /г не забезпечує приросту маскувальних властивостей сформованої завіси. Істотним є те, що для створення завіси необхідні частки в діапазоні 1,0-25,0 мкм. Це пояснюється тим, що частки понад 25,0 мкм мають збільшену гідравлічну крупність, яка забезпечує вільне витання часток протягом короткого періоду часу, а зменшення часток менш 1,0 мкм не збільшує час витання в тілі захисної завіси, але при цьому піддаються віднесенню повітрям і, відповідно, втратам властивостей захисної завіси. 3 Сумісно з технічним вуглецем перліт повинен мати оптимальну насипну щільність 80,0 кг/м і розмір часток від 0,0 до 160,0 мкм. Установлено, що збільшення розмірів зерен перліту знижує властивості формованої завіси, пов'язані з екрануванням і поглинанням електромагнітного випромінювання. Невід'ємним компонентом складу є терморозширений графіт. Дослідженнями встановлено, 3 що насипна щільність терморозширеного графіту повинна становити від 1,0 до 4,0 г/дм . 3 Зменшення насипної щільності графіту менш 1,0 г/дм ускладнює процес його одержання, 3 збільшуючи собівартість складу, а насипна щільність більше 4,0 г/дм збільшує гідравлічну крупність часток, зменшуючи час їхнього витання в повітрі і знижуючи здатність відбивання і поглинання електромагнітних випромінювань. Лабораторні і дослідно-промислові випробування показали, що масова частка кожного компонента в суміші повинна становити, мас. %: вуглець технічний від 20,0 до 50,0 %; терморозширений графіт від 10,0 до 30,0 % і перліт - інше. Така масова частка компонентів забезпечує поглинання і розсіювання електромагнітних хвиль у тому діапазоні, що випромінюється практично всіма видами техніки і озброєння, що використовуються в сучасних арміях. Зменшення масової частки технічного вуглецю менш 20,0 % погіршує маскувальні властивості складу, а збільшення масової частки понад 40,0 % не дозволяє збільшити маскувальні властивості завіси. Перліт забезпечує підвищення властивостей завіси тільки в сполученні з технічним вуглецем, тому його масова частка в суміші визначається по залишковому принципу. Було встановлено, що масова частка терморозширеного графіту від 10,0 до 30,0 % є оптимальною. Зменшення частки менш 10,0 % мінімізує маскувальні властивості завіси, утвореної складом, а максимальна масова частка - 30,0 % є достатньою для маскування електромагнітного випромінювання. Заявлений склад може бути використаний при будь-яких погодних умовах у сполученні з будь-якими наземними штатними установками, які генерують завіси різної оптичної щільності. У цих установках у примусово формований потік уводять склад і розпорошують разом з димовою хмарою. Склад може бути успішно використаний в артилерійських снарядах, а також розпорошуватися за допомогою авіаційної техніки. У нічний час відомий склад може бути успішно використаний без генерування димової завіси. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Аерозолеутворюючий склад для формування маскувальної завіси характеризується тим, що він 2 містить технічний вуглець із питомою зовнішньою поверхнею 50000,0-230000,0 см /г і розміром 3 часток 1,0-25,0 мкм, перліт з насипною щільністю 1,0-80,0 кг/м і розміром часток 0,0-160,0 мкм, 3 терморозширений графіт із насипною щільністю 1,0-4,0 г/дм з масовою часткою кожного компонента в суміші, мас. %: вуглець технічний 20,0-50,0 терморозширений графіт 10,0-30,0 перліт інше. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4