Brevet re29142 – Compositions combustibles pour la production d’aérosols, particulièrement adaptées à la modification des nuages ​​et au contrôle de la température et au procédé d’aérosolisation -1977

1. Une composition combustible consistant en une substance facilement oxydable choisie dans le groupe constitué par l’aluminium, le magnésium, les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux; un agent oxydant choisi parmi les groupes constitués de:

(a) des composés donnant du soufre et du soufre; et

b) les nitrates organiques et inorganiques, les chlorates et perchlorates de métaux alcalins et d’ammonium;

le rapport molaire de la substance oxydable à l’agent oxydant étant compris entre 1,5: 1 et 3,5: 1 et un solide hygroscopique stable à disperser ne participant pas directement au processus de combustion de la composition combustible, ledit solide hygroscopique étant présent en quantité jusqu’à 40% du poids total de la composition combustible, de la substance oxydable, de l’agent oxydant et du solide hygroscopique stable ayant une granulométrie comprise entre -140 et +270 mesh, et un composé fondu qui brûle en lançant la combustion de ladite composition, au cours de laquelle une fumée d’aérosol finement dispersée constituée essentiellement de noyaux géants de condensation modérément hygroscopiques et d’un gaz non hygroscopique est simultanément dégagée, ledit gaz agissant pour disperser lesdits noyaux, générant ainsi de la fumée d’aérosol et un gaz non hygroscopique contrôler et modifier les conditions météorologiques.

2. Compositions combustibles selon la revendication 1, dans lesquelles la substance oxydable est l’aluminium et l’oxydant est choisi dans le groupe constitué par les nitrates minéraux et organiques stables à température ambiante.

3. Composition combustible selon la revendication 1, dans laquelle ledit solide hygroscopique stable est choisi dans le groupe constitué par les halogénures métalliques.

4. Compositions combustibles selon la revendication 3 dans lesquelles la substance oxydable est l’aluminium, l’agent oxydant est choisi dans le groupe constitué par les nitrates de sodium et de potassium, le solide hygroscopique stable est choisi dans le groupe constitué par le chlorure de sodium et de potassium, et le pourcentage en poids du chlorure dans le mélange est en une quantité allant jusqu’à 40% du poids total de la composition combustible.

5. Composition combustible selon la revendication 1, dans laquelle l’agent oxydant, la substance oxydable et le solide hygroscopique sont amalgamés en présence d’un liant choisi dans le groupe constitué par les liants organiques et inorganiques, l’amalgame résultant étant enfermé dans un récipient, formant ainsi une bougie combustible.

6. Composition combustible selon la revendication 5, dans laquelle la bougie a un noyau central comprenant une substance contenant un métal capable de donner du métal libre par décomposition thermique.

7. Compositions combustibles selon la revendication 1, dans lesquelles la substance oxydable est l’aluminium métallique et l’oxydant est choisi dans le groupe constitué par les nitrates de sodium et de potassium, et dans lequel le rapport molaire de l’aluminium au nitrate est compris entre 1,5: 1 et 3,5: 1.

8. Composition combustible selon la revendication 6, dans laquelle le métal de la substance contenant un métal est choisi dans le groupe constitué par le sodium métallique et le potassium métallique.

9. Composition combustible selon la revendication 6, dans laquelle le noyau a une enveloppe extérieure formée d’un polymère.

10. Composition combustible selon la revendication 6, dans laquelle le noyau a une enveloppe extérieure formée d’aluminium.

11. Composition combustible selon la revendication 6, dans laquelle le noyau a une enveloppe extérieure formée de fibres de verre imprégnées de résine.

CONTEXTE DE L’INVENTION

La présente invention concerne des compositions combustibles constituées de ou comprenant: des mélanges d’un ou plusieurs métaux en poudre facilement oxydable et d’un ou plusieurs oxydants en poudre, qui sont capables de générer des aérosols à utiliser, en particulier, pour contrôler et / ou modifier les conditions météorologiques, par exemple pour éliminer les brouillards, modifier les nuages, empêcher la grêle.

La présente invention concerne également le procédé d’aérosolisation des produits de réaction desdites compositions réalisés en oxydant ledit ou lesdits métaux avec lesdits agents oxydants. Plus précisément, les compositions de la présente invention sont aptes à donner, après « noyaux de condensation géants » et / ou « noyaux de congélation géants » aux fins énoncées ci-dessus.

La présente invention concerne en outre un procédé d’aérosolisation de diverses substances qui sont contenues dans des mélanges comprenant un ou plusieurs oxydants en poudre facilement oxydables, l’aérosolisation étant la conséquence de la combustion des mélanges définis ci-dessus et / ou de la fonte ou vaporisation de sels appropriés incorporés dans les mélanges.

Il est connu que diverses substances inorganiques et organiques ont été utilisées comme fumées ou dispersions pour la nucléation de la glace dans les nuages ​​super-refroidis; parmi ces substances connues, il est fait mention des iodures d’argent et de plomb ainsi que du dioxyde de carbone.

l’utilisation de substances hygroscopiques en suspension ou dissoutes, en poudre ou vaporisées est également connue pour induire une coalescence des gouttes d’eau dans les nuages ​​ou dans le brouillard; nous citons parmi ces substances connues, comme agents potentiels, les chlorures de sodium ou de potassium activés, c’est-à-dire les chlorures de sodium ou de potassium qui présentent un réseau cristallin défectueux, provoqué par des rayonnements ionisants.

Divers procédés et dispositifs ont été utilisés jusqu’à présent pour générer des aérosols à partir des substances connues; par exemple, des brûleurs alimentés avec des solutions d’iodure d’argent dans l’acétone ont été utilisés, ou encore des récipients contenant ces substances finement subdivisées qui sont ensuite dispersées au moyen d’une charge explosive de poudre à canon. L’utilisation d’aéronefs, d’hélicoptères, d’aérostats et également de fusées munies d’une tête chargée du produit à aérosoliser et d’une charge d’éclatement appropriée pour réaliser la dispersion est également connue pour le transport des matières à aérosoliser et des dispositifs d’aérosolisation dans les zones d’atmosphère dans lesquelles une modification du temps est souhaitée.

En particulier les substances utilisées jusqu’à présent, mais aussi les procédés et dispositifs connus pour les disperser pour contrôler et / ou modifier les conditions météorologiques, présentent un certain nombre d’inconvénients.

L’iodure d’argent, qui jusqu’à présent a été considéré comme le meilleur générateur de glace artificielle et le plus couramment utilisé à cet effet, outre qu’il est considérablement coûteux, se désintègre promptement dans son activité de nucléation sous l’action de la lumière ou de l’humidité. En outre, son coût élevé limite son emploi dans la pratique à des dispersions ayant de très petites particules, c’est-à-dire des particules dont les dimensions sont comparables à celles de l’eau colloïdale qui constitue les nuages; en conséquence, lesdites particules ne sont pas capables de balayer mécaniquement l’eau colloïdale des nuages.

De nombreuses autres substances solides hygroscopiques, capables de coalescer la vapeur d’eau dans les nuages, présentent les inconvénients que le produit broyé doit être finement subdivisé (environ 30 microns ou moins) et sec pour éviter les phénomènes de ré-agglomération et d’agglomération montrés par lesdites particules hygroscopiques. en présence d’une faible teneur en humidité. En particulier, des appareils encombrants sont nécessaires pour obtenir des chlorures de sodium ou de potassium ou, de manière générale, des halogénures de métaux alcalins pourvus d’un réseau cristallin défectueux.

De même, les procédés actuellement utilisés pour produire des aérosols présentent divers inconvénients, car ils nécessitent des dispositifs de dispersion ou de combustion ou d’autres appareils encombrants et / ou lourds qui nécessitent à leur tour un équipement spécial pour leur transport et leur fonctionnement.

Description de l’invention

La présente invention fournit une solution aux difficultés mentionnées ci-dessus, qui sont rencontrées lors de la préparation, de la dispersion et de l’activation des substances à des fins de condensation de nuages ​​et de nettoyage par brouillard. Un but de la présente invention est de fournir une composition combustible constituée de substances peu onéreuses, faciles à trouver et à utiliser, susceptibles d’être transformées en aérosols particulièrement utiles pour le contrôle et / ou la modification des conditions météorologiques.

Un autre but de la présente invention est d’obtenir un aérosol constitué par des noyaux de condensation et / ou de congélation géants.

D’autres objets de la présente invention sont:

(a) l’obtention de noyaux géants, monodispersés, c’est-à-dire des noyaux de taille sensiblement uniforme;

(b) l’obtention de noyaux géants, monodispersés, dont les tailles peuvent être ajustées à volonté dans de larges limites;

(c) fournir un procédé pour la préparation des compositions décrites;

(d) réaliser des compositions de substances capables d’éclater ou de brûler à une vitesse contrôlée influençant donc respectivement une zone limitée ou étendue de l’atmosphère;

(e) fournir des dispositifs appropriés pour contenir, conserver et brûler ladite composition;

(f) à appliquer les dispositifs, contenant la composition selon l’invention, sur des supports pour les transporter dans les zones d’atmosphère fixées à l’avance;

(g) utiliser, lorsque cela est approprié, les compositions combustibles également comme propulseurs pour les supports.

Les objets mentionnés ci-dessus et d’autres seront évidents à l’homme de l’art d’après la description suivante de la présente invention.

L’invention concerne en particulier une composition combustible pour générer des aérosols pour le contrôle et la modification des conditions météorologiques consistant en une substance facilement oxydable choisie dans le groupe comprenant l’aluminium, le magnésium, les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux; un agent oxydant choisi parmi les groupes constitués de:

(a) des composés donnant du soufre et du soufre; et

b) les nitrates organiques et inorganiques, les chlorates et perchlorates de métaux alcalins et d’ammonium;

le rapport molaire de la substance oxydable à l’agent oxydant étant compris entre 1,5: 1 et 3,5: 1 et un solide hygroscopique stable ne participant pas directement au processus de combustion de la composition combustible, ledit solide hygroscopique étant présent jusqu’à 40 % du poids total de la composition combustible, de la substance oxydable, de l’agent oxydant et de la substance hygroscopique ayant une granulométrie comprise entre -140 et +270 mesh, et une amorce amorçant la combustion de ladite composition, pendant la combustion, une fumée d’aérosol finement dispersée constituée de noyaux de condensation modérément hygroscopiques et un gaz non hygroscopique sont simultanément dégagés, ledit gaz agissant pour disperser lesdits noyaux.

Parmi les métaux les plus appropriés pour réaliser la présente invention, on peut indiquer: Al (tout d’abord), Mg, métaux alcalins, métaux alcalino-terreux et autres métaux facilement oxydable.

Nous avons trouvé que l’aluminium est le métal le plus approprié car, en plus d’être relativement bon marché, il peut être considéré comme inerte à température ambiante (cette caractéristique est un facteur important pour la sécurité dans la préparation et le transport des compositions décrites). une combustion qui favorise une bonne continuité de réaction et une bonne dispersion des aérosols. En outre, il est disponible sur le marché dans la pureté appropriée et la taille des particules. Cependant, le magnésium, ainsi que d’autres métaux hautement réactifs à température ambiante, peuvent être utilisés si des moyens appropriés sont adoptés, comme par exemple celui d’incorporer et de garnir les granules de composition avec des substances inertes et / ou liantes appropriées. Un moyen approprié pour éviter les dangers est de chauffer séparément le mg et l’oxydant à environ 70 ° C et, après mélange, on les colle avec de petites quantités de paraffine fondue, puis on les amalgame ensemble. En pratique, le collage est effectué sur la présence de polymères qui, après prise, sont obtenus par « charges segmentées » et les ingrédients sont plus sûrs à manipuler puisque les mélanges pulvérulents réactifs sont enrobés et immobilisés par les polymères solides.

Les métaux, comme déjà indiqué pour l’aluminium, sont utilisés sous leur forme pulvérulente finement divisée.

Les agents oxydants plus appropriés pour les compositions selon la présente invention doivent de préférence répondre aux exigences suivantes: être stable à température ambiante, être facile à broyer, de préférence sans hydrogène, capable de réagir avec le métal avec un développement gazeux (en particulier l’azote) ce qui favorise l’aérosolisation.

Les agents oxydants sont de préférence choisis dans les classes suivantes:

a) les nitrates inorganiques et organiques; une mention spéciale est faite des nitrates de sodium et de potassium qui se sont révélés particulièrement utiles;

(b) des substances soufrées ou soufrées; ou aussi dans les suivants:

c) les chlorates et perchlorates de métaux alcalins ou d’ammonium;

(d) des hydrocarbures chlorés tels que le tétrachlorure de carbone et le chloroforme;

(e) des peroxydes.

Cependant, les substances appartenant à la classe des chlorates et perchlorates qui sont sensibles au choc, nécessitent des liants inertes pour une utilisation sûre, sont mélangées et emballées ensemble avec des agents réducteurs. Si mélangé, nous avons trouvé que le sulfure d’aluminium, qui se forme lors de la combustion de compositions contenant de l’aluminium en poudre et du soufre, est une très bonne substance de nucléation de la glace. Les oxydants mentionnés ci-dessus doivent être finement broyés afin de permettre une combustion régulière et une utilisation complète du mélange.

Les additifs considérés dans la présente invention sont des substances hygroscopiques solides, stables, qui ne participent pas directement au processus de combustion de la composition combustible et sont de préférence inertes aux produits de combustion et ont une activité prolongée vis-à-vis de l’eau; elles, en plus d’être utilisées en tant que noyaux « de condensation », ont également pour but de contrôler le taux de combustion, en développant le gaz afin de favoriser l’aérosolisation, en stabilisant la composition et similaires; de plus, ils sont de préférence choisis de manière à former des dispersions actives par aérosolisation des compositions combustiles pendant le processus de combustion.

Les additifs sont généralement mélangés avec les compositions sous forme de poudre fine ou peuvent constituer le coeur de la charge. Certains des additifs, comme mentionné ci-après, doivent être placés dans un noyau et maintenus en contact direct avec la composition.

Les additifs les plus efficaces de la présente invention sont donnés dans leur ordre de préférence choisi dans le groupe comprenant les chlorures de sodium et de potassium, utilisés notamment comme diluants pour contrôler la vitesse de combustion de la composition, le pourcentage en poids du chlorure dans le mélange étant de 40 % du poids total de la composition combustible; les métaux de sodium et de potassium lorsqu’ils constituent le noyau de charge et l’azoture de sodium. Tous les additifs cités ci-dessus forment des aérosols actifs pendant le processus de combustion.

Nous avons trouvé que des compositions selon l’invention constituées de mélanges convenablement dosés d’aluminium métallique finement divisé, d’oxydants tels que des nitrates de sodium ou de potassium secs finement broyés et / ou d’autres substances inorganiques, peuvent brûler à des vitesses déterminées par la composition du mélange et produisent des aérosols hygroscopiques quantitativement qui possèdent une capacité de condensation de brouillard prolongée à des températures supérieures à 0 ° C.

En particulier, nous avons trouvé, sous analyse au microscope, que les produits de combustion des compositions comprenant des chlorures d’aluminium, de nitrates, de sodium ou de potassium, contiennent des chlorures de sodium ou de potassium aérosolisés, dont les réseaux cristallins sont altérés ou défectueux; comme déjà noté, les chlorures ainsi altérés montrent une activité électrique remarquable permettant leur application dans le contrôle de la température.

D’après ce qui est indiqué ci-dessus, il s’ensuit que le procédé d’aérosolisation selon l’invention fournit un nouveau procédé, remarquablement meilleur marché que celui réalisé par des décharges électriques ou d’autres procédés, pour produire des chlorures de sodium ou de potassium activés.

Nous avons également trouvé que si la proportion de poudre d’aluminium dans les compositions ci-dessus est suffisamment élevée, c.-à-d. Pour des rapports molaires d’aluminium à nitrate d’environ 3,5 métaux d’aluminium et de sodium ou de potassium n’ayant pas réagi résultant de la décomposition thermique des présents sels. dans les sphérules d’aérosol d’oxyde d’aluminium contenant du chlorure. Après la combustion du mélange, les métaux imbrûlés réagissent lentement avec l’eau contenue dans l’air en l’attirant et en libérant du gaz; mais, comme le processus est ralenti par l’oxyde entourant le métal (incomplètement brûlé) qui réagit lentement avec l’humidité atmosphérique, l’activité hygroscopique du produit est également ralentie et l’action de l’aérosol prolongée. Les particules d’aérosol préparées de la manière mentionnée ci-dessus présentent au cours du processus d’hydratation une petite charge électrique, due à l’éjection d’électrons, qui augmente considérablement leur pouvoir coagulant du brouillard.

Nous avons également trouvé que l’insertion dans la composition combustible, comprenant du métal et des chlorures d’aluminium, d’une âme contenant une substance appropriée qui donne par décomposition thermique du sodium ou du potassium sous forme de métaux libres augmente considérablement les puissances de coagulation de l’aérosol. des quantités substantielles de métaux de sodium ou de potassium hautement réactifs sont occluses dans les particules d’oxyde d’aluminium contenant du chlorure de sodium. De préférence, le noyau est constitué de métal alcalin non composé ou d’une substance produisant des métaux libres par décomposition thermique. Une telle substance thermiquement décomposable est par exemple l’azoture de sodium. Le noyau peut être un tube central contenant une substance à disperser par la chaleur générée par la réaction de la composition combustible.

Par exemple, le tube central peut être constitué d’un verre, de fibres de verre imprégnées de résine, d’un polymère ou d’un tube d’aluminium contenant de l’azoture de sodium ou de potassium, le récipient et son contenu étant noyés dans la composition combustible. en contact direct avec la composition combustible pour éviter la possibilité d’une explosion qui pourrait se produire après mélange et en particulier, lors de la dessiccation de la charge par la chaleur. Cela sert à enrichir l’aérosol en sodium ou en potassium métallique n’ayant pas réagi.

Nous avons également trouvé que des compositions combustibles contenant par exemple de l’aluminium métallique finement divisé, un oxydant en poudre approprié, tel que du nitrate de sodium ou de potassium et une quantité appropriée de poudre de soufre, peuvent donner un aérosol faiblement hygroscopique mais fortement nucléique. En fait, nos tests ont établi que le sulfure d’aluminium, formé dans la réaction, agit comme une substance glaçante très active à partir de l’eau en surfusion; des compositions combustibles contenant du soufre, telles que décrites ci-dessus, ont donné d’excellents résultats dans ce sens.

La préparation de la composition est réalisée dans un milieu anhydre, en séchant l’oxydant et l’additif puis en les broyant en une poudre très fine passant par exemple au travers d’un tamis de 140 et de préférence de 270 mesh; la poudre ainsi obtenue est mélangée avec le métal en poudre (qui a été préparé en particules de diamètre moyen 20 microns), en présence d’un solvant approprié, par exemple de l’acétone, qui mouille les substances en poudre, dissout les Composants. La pâte est ensuite introduite et séchée dans des récipients, décrits ci-après, ou elle est extrudée, après mélange avec des liants appropriés de formes appropriées prêts à être chargés dans des dispositifs ou à être utilisés d’autres manières comme décrit ci-après. Les dispositifs comprennent: un récipient apte à contenir et à conserver la composition, la composition et un ou plusieurs dispositifs d’amorçage.

Le conteneur est généralement fermé à une extrémité et ouvert sur l’autre; dans le cas où la composition doit brûler à une vitesse contrôlée, la longueur et le diamètre du récipient sont réglés respectivement en fonction de la durée de combustion désirée et de la quantité d’aérosol à générer par unité de temps. Dans le cas où la composition contient un excès de métal par rapport à l’oxydant, le récipient agit, en brûlant, comme bouclier de la zone d’incendie, contre l’oxygène atmosphérique empêchant ainsi l’oxydation de l’excès de métal.

Le récipient peut être fait d’un matériau approprié inerte à température ambiante, imperméable à l’eau et d’une taille appropriée pour l’utilisation particulière, par exemple des segments tubulaires en métaux appropriés ou en fibres de verre imprégnées de résines appropriées peuvent être utilisés. En particulier, nous avons constaté qu’en utilisant des récipients à parois minces en aluminium ou en aluminium anticorrosif à fort pourcentage d’aluminium, ils sont brûlés pendant la combustion de la composition, réalisant ainsi les effets avantageux de la production d’autres aérosols actifs et évitant les dommages. causée par une rechute éventuelle du conteneur si la charge est brûlée en altitude. Un récipient approprié à cet effet est un tube en aluminium anticorrosif de 3,5 cm. en diamètre, 1 mm. l’épaisseur de la paroi et 25 cm. de longueur, dont le fond est soudé fermé. Il doit être compris que les dimensions précédentes sont données à titre d’illustration et ne doivent pas être considérées comme une limitation étant donné qu’il apparaîtra que d’autres tailles de tubes peuvent être utilisées.

Des résultats similaires peuvent être obtenus en employant également des récipients d’alliages de magnésium appropriés; Le magnésium pur, à moins d’être protégé par des revêtements, ne convient pas à cette fin, en raison de sa réactivité.

Le récipient, après avoir été chargé de la pâte, est chauffé à une température appropriée à l’évaporation du solvant et de l’humidité, puis refroidi. Le dispositif d’amorçage est ensuite introduit et l’extrémité ouverte du conteneur est hermétiquement fermée.

Si une aérosolisation retardée est souhaitée, qui peut être obtenue avec un taux de combustion de composition contrôlée, la pâte est uniformément emballée dans le récipient; dans ce cas, la charge amorcée peut être constituée par de la poudre à canon introduite ci-dessus et en contact avec la pâte, dans laquelle un fusible est immergé; l’obturation du récipient peut être réalisée par exemple avec un bouchon de paraffine, de goudron ou de polymère d’où sort un fusible.

Si, au contraire, une aérosolisation instantanée est souhaitée, la charge dans le récipient peut être formée de manière appropriée, par exemple en la façonnant de manière appropriée creuse, comprimée et amorcée avec un dispositif d’amorçage approprié.

Les récipients chargés de disperser les compositions d’aluminium et amorcés comme décrit peuvent être utilisés immédiatement comme générateurs d’aérosols, ou peuvent être manipulés, transportés et / ou stockés pendant de longues périodes sans détérioration.

Les dispositifs, préparés comme décrit ci-dessus, peuvent être utilisés comme suit:

(a) Ils peuvent être utilisés à des endroits appropriés sur le sol, verticalement avec le fusible vers le haut, en déclenchant la dispersion en allumant le fusible;

b) ils peuvent être transportés et enflammés à l’endroit désiré dans l’atmosphère, en les introduisant comme des orifices de nez de fusée fabriqués dans la partie avant de petites roquettes peu coûteuses.

Nous avons expérimenté avec succès sur le terrain les deux applications ci-dessus; cependant, tout autre moyen d’application qui, dans les circonstances, peut être plus approprié pour transporter les dispositifs dans les zones atmosphériques où les compositions selon la présente invention doivent être aérosolisées, est également compris dans le cadre de l’invention. Par exemple, les appareils peuvent être largués ou remorqués derrière des avions dans les nuages ​​et ici enflammés; en variante, les compositions de l’invention peuvent être utilisées pour remplir des coques appropriées pour des mortiers, puis envoyées et enflammées dans les nuages, avec éventuellement un plus grand degré de précision que ce qui pourrait être obtenu en utilisant de petites roquettes pyrotechniques.

Certaines caractéristiques intéressantes des compositions objet de la présente invention sont montrées dans les dessins annexés, qui résument en partie nos essais.

FIG. 1 montre la pente de la vitesse de combustion des compositions en fonction du rapport molaire des composants, pour des compositions faiblement compactées constituées d’aluminium et de nitrate de potassium. Ces tests sont réalisés dans des bouteilles en aluminium de 9 mm. diamètre.

FIG. La figure 2 représente graphiquement les résultats de tests similaires aux précédents, réalisés sur les mêmes compositions après sinterisation de celles-ci; la densité apparente des compositions ainsi préparées était d’environ 1,1 g / cm3.

FIG. 3 et 4 montrent la pente du taux de combustion en fonction du pourcentage de l’additif de chlorure de potassium contenu dans les mélanges d’aluminium, de nitrate de potassium et de chlorure de potassium. Les mélanges de la Fig. 3 ont été emballés dans des tubes de 13,7 mm. diamètre, tandis que les mélanges de la Fig. 4 n’étaient pas emballés et étaient contenus dans des tubes de 9 mm. diamètre. Le rapport molaire aluminium / nitrate de potassium était de 3,5: 1 dans les deux cas.

FIG.La figure 5 montre la pente du temps de combustion en fonction de la longueur du tube, pour des mélanges de nitrate d’aluminium et de potassium faiblement tassés, rapport 3,5: 1, contenus dans 9 mm. tubes de diamètre.

FIG. 6 montre, comme ci-dessus, la durée de combustion des mélanges d’aluminium, de nitrate de potassium et de chlorure de potassium dans le rapport molaire Al: KNO3: KCl = 3,5: 1: 1,6 contenu dans 13,7 mm. tubes de diamètre.

FIG. La figure 7 montre la pente du taux de combustion en fonction du pourcentage de chlorure de sodium contenu dans le mélange, pour les mélanges nitrate de magnésium-sodium, dans le rapport molaire Mg: NaNO3 = 8, amalgamé à 15% du poids total de paraffine.

FIG. La figure 8 montre la pente du taux de combustion en fonction du pourcentage de soufre dans le mélange, pour les mélanges de magnésium et de nitrate de potassium, où le rapport molaire Mg: NaNO3 = 9 amalgamé avec 15% du poids total des composants de la paraffine. Les compositions donnant le taux de combustion souhaité ou, pour une composition donnée, la durée de la combustion en fonction de la longueur de charge, peuvent être sélectionnées à l’aide des graphiques représentés sur les figures ou d’autres similaires. Comme déjà dit le diamètre des récipients emballés avec une composition donnée, détermine la quantité d’aérosol produite par unité de temps.

FIG. 1 et 2 révèlent des rapports molaires utilisables Al: KNO3 allant de 1,5: 1 à 3,5: 1.

La présente invention est illustrée par les exemples suivants qui ne le limitent pas.

EXEMPLE 1

Une pâte faite de 120 gms. de métal d’aluminium en poudre d’environ 20 microns de diamètre moyen de particule et de 100 mg. de nitrate de sodium ajouté avec 70 g. de chlorure de sodium, qui a été broyé pour passer à travers un tamis standard ASTM de 270 mesh x inch-1, a été amalgamé mécaniquement en présence de petites quantités d’acétone, chargé dans un tube d’aluminium anticorrosif, de 3,5 cm. en diamètre, 1 mm. l’épaisseur de la paroi et 25 cm. long, dont le fond a été soudé fermé. Cela a été suivi d’une dessiccation par étapes dans un poêle pendant une période d’environ 4 heures, la température augmentant d’environ 60 à 130 ° C. La charge a ensuite été refroidie à l’air libre, amorcée avec de la poudre et un fusible. Ce type de charge standard qui brûlait pendant environ 30 secondes et dispersait environ 1010 « noyaux de condensation », était fréquemment utilisé sur des nuages ​​de vallée « chauds » et statiques dans les montagnes, et provoquait invariablement la dissipation temporaire de tels nuages ​​dans un volume. d’un demi-kilomètre cube d’air, environ. L’action de l’aérosol consistait à générer des particules hygroscopiques relativement grosses (« noyaux géants ») qui coagulaient le brouillard lorsqu’il était introduit au-dessus. Des «effets arc-en-ciel» optiques indiquant la formation de grosses gouttelettes monodispersées au détriment du brouillard, peuvent être observés sous l’éclairage direct du sommet du nuage, chaque fois que l’aérosol est utilisé. L’observation de la dissipation des nuages ​​dans les vallées a été confirmée par la photographie par chevauchement.

Les charges, telles que décrites ci-dessus, ont été montées comme des cônes de nez dans de petites roquettes pyrotechniques de 1000 et 3000 mètres de portée verticale respectivement. Celles-ci ont été tirées dans des cumulus congestionnés, et la dispersion de l’aérosol dans le nuage a conduit à une modification rapide de celle-ci, souvent suivie de précipitations locales, suivies par la photographie à distance et à intervalles réguliers, ainsi que par sous le vent du site. Les expériences ci-dessus ont été effectuées à un moment approprié de l’année à partir d’une crête de montagne de 1500 mètres de haut. C’était à peu près la hauteur de la base de nuages ​​à l’époque.

Exemple 2

Une pâte faite de 100 gms. de métal d’aluminium en poudre, d’environ 20 microns de diamètre moyen de particule et de 50 g. de poudre fine de soufre et 80 gms. de nitrate de sodium qui a été broyé pour passer à travers un tamis standard ASTM de 270 mesh x pouce-1, a été amalgamé mécaniquement en présence de petites quantités d’acétone, chargé dans un tube d’alliage d’aluminium anticorrosif de 3,5 cm. en diamètre, 1 mm. l’épaisseur de la paroi et 25 cm. longue. Ceci a été suivi d’une dessiccation par étapes dans un poêle, la température augmentant d’environ 60 à 130 ° C, le refroidissement, l’amorçage avec de la poudre à canon et un montage avec un fusible, après quoi le tube a été scellé.

Les charges de ce type standard ont été montées comme cônes de nez dans de petites roquettes pyrotechniques de 1000 et 3000 mètres de portée verticale respectivement. Aux moments opportuns et avec l’observation à la fois du vent et de la distance du site, ainsi que de la déchéance, ces roquettes ont été tirées en cumulus surfondus, de préférence par groupes de 2 (1000 et 3000 mètres), à en même temps, et dans les conditions d’un up-draft naturel, orographique. La glaciation rapide des cumulus suivit rapidement (environ 20 minutes) et entraîna, à de fréquentes occasions, des précipitations sur le sol. Ces expériences ont de nouveau été réalisées à partir d’une crête montagneuse, à 1500 mètres d’altitude. La glaciation et les changements de nuages ​​étaient invariablement observés à une distance convenable: la glaciation était initialement localisée dans la zone de dispersion des aérosols, mais elle s’étendait souvent, dans des conditions par ailleurs convenables, avec le temps sur des zones du ciel plus vastes. Les températures les plus élevées des nuages ​​surfondus, sur lesquels le succès a été obtenu, étaient d’environ -4,0 ± 1 ° C, en accord avec les mesures de laboratoire. Aucune substance contenant de l’iode n’était contenue dans les charges utilisées à un moment quelconque.

Exemple 3

Les résultats d’essais réalisés sur des compositions à base de magnésium métallique sont rapportés ci-après.

Les compositions ont été constituées par:

Poudre grossière commerciale de Mg, de la taille de particule:

______________________________________
Maille / pouce: Pourcentage
______________________________________

-35 tous

+140 87

+270 9

-270 4

______________________________________

L’oxydant NaNO3, qui a été desséché dans une cuisinière électrique pendant 24 heures, à 140 ° C, et broyé à -140 + 270 mesh, ASTM, ainsi que de l’additif NaCl séché (même taille) ou de la fine poudre de soufre.

Ce qui suit est la description de quelques essais d’aérosolisation:

(a) Mélanges, avec des rapports moléculaires de: Mg: NaNO3 = 10; 8; 4

Ont été amalgamés à environ 70 ° C avec 15% du poids total de réactifs secs, avec de la paraffine fondue, et emballés hermétiquement, après refroidissement dans des tubes faits d’un alliage d’aluminium anticorrosif, 15 mm. diamètre, 1 mm. épaisseur de paroi et 20 cm. longue. Après l’allumage au moyen d’un fusible approprié, ces mélanges ont brûlé très vif et à une vitesse uniforme d’environ 5 cm. × sec-1. On a trouvé que l’aérosol recueilli sur des lames microscopiques graissées se composait d’agrégats non symétriques d’oxyde de magnésium, de faible hygroscopicité, ainsi que d’alcali finement subdivisé. Aucun métal occlus n’a pu être trouvé dans les agrégats. Contrairement aux compositions d’aluminium, la chaleur de combustion était ici assez modérée, l’oxyde n’était donc pas fondu et le récipient en aluminium restait intact. L’absence d’interaction de l’aérosol avec l’eau indique ici l’absence de nitrure de magnésium.

(b) Mélanges, à des rapports moléculaires de: Mg: NaNO3 = 8

Ont été ajoutés avec du chlorure de sodium et mélangés avec 15% du poids total de réactifs secs de paraffine fondue à environ 70 ° C. Ces mélanges, lorsqu’ils ont été emballés et brûlés dans des récipients tels que décrits en a), ont produit une fumée de MgO et alcali, ainsi que des particules de chlorure de sodium; par conséquent, on pense que cela pourrait être un moyen de dispersion des sels hygroscopiques. Les observations, telles que décrites sous (a) ont montré que la chaleur générée était ici encore relativement faible.

FIG. 7 montre les taux de combustion de ces sondes, par rapport au pourcentage du poids total en NaCl, du mélange. Le manque d’interaction avec l’eau indique ici aussi l’absence de nitrure de magnésium dans l’aérosol.

(c) Des mélanges, à des rapports molaires molaires: Mg: NaN03 = 8, ont été ajoutés avec de la poudre de soufre, et amalgamés avec 15% du poids total de réactifs secs, de paraffine fondue, à environ 70 ° C. emballé et brûlé (avec les vitesses indiquées sur la figure 8) dans des récipients tels que décrits en (a), a produit une fumée de MgO et d’alcali, qui contenait de grandes quantités de sulfure de magnésium. L’évolution de la chaleur était beaucoup plus élevée ici que dans les sondes (a) et (b) révélées par l’examen microscopique des aérosols capturés sur des lames graissées montrant une bonne quantité de sphérules d’oxyde de magnésium, qui contenaient à leur tour du sulfure de magnésium coloré . L’aérosol prépare de cette manière de la glace nucléée à -9 ° C. De plus, comme le sulfure de magnésium réagit lentement avec l’humidité atmosphérique, cette combinaison pourrait probablement être utilisée comme source de noyaux hygroscopiques. Les compositions combustibles à base de Mg sont plus légères (par unité de volume) mais généreraient moins de chaleur (par unité de volume) que leurs équivalents en aluminium.

d) Combustion des bougies serrées des trois types décrits ci-dessus, mais préparées dans des tubes faits d’un alliage d’aluminium anticorrosif, qui ont été soudés fermés au fond ext. diamètre 3,5 cm., épaisseur de paroi 2 mm., et 25 cm. longtemps, a été réalisée afin de confirmer la possibilité d’utiliser des charges plus importantes dans la pratique. Les charges contenaient environ 200 g. de mélange solide chacun un rapport molaire de Mg: NaNO3 = 8; 15% de poids sec-solide dans la paraffine et: pas d’additif, 20% de NaCl et 15% de S, respectivement. Les charges ont brûlé rapidement et avec des taux en accord avec ceux mesurés dans le laboratoire, et ont projeté des étincelles brûlantes de magnésium dans l’air. Le même effet de combustion favorable a été obtenu en allumant, pyrotechniquement, une charge similaire contenant du chlorure de sodium, qui a été envoyée à une altitude d’environ 1000 mètres au moyen d’une fusée pyrotechnique.

Exemple 4

Cet exemple montre les résultats d’essais de dispersion réalisés avec diverses substances chimiques, au moyen de compositions Al-NaNO3.

Jusqu’à 300 grammes de charges de composition combustible, constituées de métal Al finement pulvérisé et de NaNO3 sec (-140 + 270 mesh / pouce) de rapport molaire: Al: NaNO3 = 3: 1

ont été mélangées mécaniquement en présence de petites quantités d’acétone et comprimées dans des tubes en alliage d’aluminium anticorrosif, soudés à une extrémité et de 3,5 cm. ext. diamètre, 2 mm. l’épaisseur de la paroi et 25 cm. longue. Un trou central a ensuite été percé à travers la pâte et une âme faite d’un tube d’Al anticorrosif, 20 cm. long, 1,2 cm. ext. diamètre, 1 mm. l’épaisseur de la paroi, soudée au fond et emballée hermétiquement avec une substance sèche à disperser, comme celles mentionnées dans le tableau ci-dessous et scellées sur le dessus avec de la paraffine, a été pressée dans le vide central de la pâte de charge, La pâte a été préalablement desséchée par étapes dans une cuisinière électrique, jusqu’à atteindre 140 ° C.

La durée de la dessiccation était de 5 heures, à partir de 70 ° C, les charges ont été maintenues à 140 ° C pendant 2 heures. Les charges ainsi préparées ont ensuite été amorcées avec de la poudre à canon et fusionnées et scellées. Les charges ainsi préparées brûlaient ou explosaient avec violence, développant des températures très élevées, où toutes les parties métalliques et les noyaux subissaient, par réaction avec le comburant, une combustion ou une vaporisation complète, avec dispersion et transformation en fumée d’aérosol.

Le tableau suivant illustre le test effectué; la méthode utilisée, ou d’autres méthodes dérivées de celle-ci et toutes comprises dans le domaine de l’invention, sont applicables à la dispersion de diverses autres substances sous forme d’aérosols.
TABLE
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Noyau solide Résultats observés et photographiés
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1 azide de sodium

Brûle avec une grande violence, les aérosols

contient du sodium n’ayant pas réagi.

2 Chlorure de sodium

Brûle avec violence.

3 nitrite de sodium

4 Sulphur Burns avec violence, avec très brillant

flamme.

5 nitrate d’ammonium

Brûle avec une grande violence.

6 Iode Brûle avec violence, vapeurs violettes.

7 iodure d’argent

Brûle avec violence.

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La présente invention possède un certain nombre d’avantages importants, en ce sens qu’elle apporte une solution aux difficultés rencontrées dans la préparation, la dispersion et l’activation des substances précipitant les nuages ​​et des substances favorisant le voile. L’utilisation d’aérosols générés par la combustion ou l’explosion de compositions combustibles appropriées permet de disperser efficacement et à faible coût de grandes quantités de fumée active et d’éliminer l’utilisation d’équipements de dispersion volumineux et souvent coûteux. La variété des additifs et des composants possibles des charges ouvre de larges champs d’application; la facilité de stockage des unités préparées et la possibilité d’utiliser différentes tailles de charges standard augmentent la polyvalence de la méthode. Les charges sont résistantes aux chocs et peuvent être transportées en toute sécurité, comme indiqué par un essai de 3000 miles en automobile, sur un lot de 40 unités des types décrits dans les exemples 1 et 2.