Pirotechninė sudėtis: klasifikacija, komponentai, taikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Pirotechninė kompozicija yra medžiaga arba komponentų mišinys, sukurtas sukelti šilumos, šviesos, garso, dujų, dūmų ar jų derinio efektą dėl savaime besitęsiančių egzoterminių cheminių reakcijų, kurios vyks be detonacijos. Toks procesas nepriklauso nuo deguonies iš išorinių š altinių.

Pirotechninių kompozicijų klasifikacija

Juos galima suskirstyti pagal veiksmus:

• Ugninis.
• Dūmai.
• Dinamiska.

Pirmąsias dvi grupes galima suskirstyti į mažesnius tipus.

Ugninis: šviečiantis, signalizuojanti naktis, žymeklis ir šiek tiek uždegimo.

Dūmų grupę sudaro kompozicijos, skirtos dienos signalams ir maskavimui (rūkui).

Pagrindinės pirotechnikos rūšys

Aukščiau pateiktą efektą (šviesą, garsą ir kt.) galima sukurti naudojant šiuos komponentus:

• Pultelinė blykstė – dega labai greitai, sukelia sprogimus arba ryškius šviesos pliūpsnius.
• Parakas – dega lėčiau nei parakas, išskiria daug dujų.
• Kietasis raketinis kuras – gamina daug karštų garų, kurie naudojami kaip kinetinės energijos š altiniai raketoms ir sviediniams.
• Pirotechnikos iniciatoriai – išskiria daug šilumos, liepsnos ar karštų kibirkščių, naudojamų kitoms kompozicijoms uždegti.
• Išmetimo įkrovos – greitai sudega, per trumpą laiką išskiria daug dujų, naudojami kroviniams iš konteinerių išleisti.
• Sprogstamieji užtaisai – greitai sudega, per trumpą laiką išskiria didelį kiekį dujų, naudojami konteineriui sutraiškyti ir jo turiniui išpilti.
• Dūmų kompozicijos – dega lėtai, susidaro rūkas (paprastas arba spalvotas).
• Vėluoja traukiniai – liepsnoja pastoviu tyliu greičiu, naudojamas gaisro rezervui vėluoti.
• Pirotechniniai šilumos š altiniai - išskiria didelį šilumos kiekį ir praktiškai neskleidžia dujų, dega lėtai, dažnai kaip termitinis.
• Sparklers – sukuria b altas arba spalvotas kibirkštis.
• Blyksniai – dega lėtai, sukuria daug šviesos, naudojama apšvietimui ar signalizacijai.
• Spalvotos fejerverkų kompozicijos – sukurkite šviesias, b altas ar įvairiaspalves kibirkštis.

Programa

Kai kurios pirotechnikos kompozicijų ir gaminių technologijos naudojamos pramonėje ir aviacijoje dideliems dujų kiekiams generuoti (pavyzdžiui, oro pagalvėse), taip pat įvairiosetvirtinimai ir kitose panašiose situacijose. Jie taip pat naudojami karinėje pramonėje, kai reikalingas didelis triukšmo, šviesos ar infraraudonosios spinduliuotės kiekis. Pavyzdžiui, jauko raketos, raketos ir svaiginančios granatos. Šiuo metu kariuomenė tiria naują reaktyviųjų medžiagų kompozicijų klasę.

Daugelis pirotechnikos junginių (ypač tų, kurių sudėtyje yra aliuminio ir perchloratų) dažnai yra labai jautrūs trinčiai, smūgiams ir statinei elektrai. Net 0,1–10 milidžaulių kibirkštis gali sukelti tam tikrą poveikį.

Parakas

Tai garsioji juodoji pudra. Tai seniausias žinomas cheminis sprogmuo, sudarytas iš sieros (S), anglies (C) ir kalio nitrato (druska, KNO 3) mišinio. Pirmieji du komponentai veikia kaip kuras, o trečiasis yra oksidatorius. Dėl savo padegamųjų savybių ir gaminamos šilumos bei dujų kiekio parakas plačiai naudojamas šaunamųjų ginklų ir artilerijos raketinių užtaisų gamyboje. Be to, jis naudojamas raketoms, fejerverkams ir sprogstamiesiems įtaisams gaminti karjerų eksploatavimo, kasybos ir kelių tiesimo srityse.

Indikatoriai

Parakas buvo išrastas Kinijoje VII amžiuje ir išplito visoje Eurazijos dalyje iki XIII amžiaus pabaigos. Iš pradžių taoistai sukūrė medicininiais tikslais, milteliai buvo naudojami karui maždaug 1000 m. po Kr.

Parakas klasifikuojamas įkaip mažas sprogmuo dėl gana lėto skilimo greičio ir mažo blizgesio.

Sprogioji galia

Už sviedinio supakuoto parako užsidegimas sukuria pakankamai spaudimo, kad snukis iššauti dideliu greičiu, bet nepakankamai galingas, kad susprogdytų ginklo vamzdį. Taigi, parakas yra geras kuras, tačiau dėl mažos sprogstamosios galios jis mažiau tinkamas akmeniui ar įtvirtinimams naikinti. Perduodamas pakankamai energijos (iš degančios medžiagos į patrankos sviedinio masę, o tada iš jos į taikinį per smūgio šovinius), bombonešis galiausiai gali įveikti sustiprintą priešo gynybą.

Parakas buvo plačiai naudojamas sviediniams užpildyti ir buvo naudojamas kasybos bei civilinės inžinerijos projektuose iki XIX amžiaus antrosios pusės, kai buvo išbandyti pirmieji sprogmenys. Milteliai nebėra naudojami šiuolaikiniuose ginkluose ir pramonėje dėl gana žemo efektyvumo (lyginant su naujesnėmis alternatyvomis, tokiomis kaip dinamitas ir amonio nitratas arba mazutas). Šiandien parako šaunamieji ginklai dažniausiai apsiriboja medžiokle ir šaudymu į taikinius.

Pirotechninis šilumos š altinis

Pirotechninės kompozicijos yra degiųjų medžiagų pagrindu pagamintas prietaisas su tinkamu uždegikliu. Jų vaidmuo yra gaminti kontroliuojamą šilumos kiekį. Pirotechnikos š altiniai paprastai yra pagrįsti į termitus panašiais (arba sudėtį lėtinančiais) kuro oksidatoriais, kurių degimo greitis yra mažas,didelė šiluminė galia esant norimai temperatūrai ir mažai arba visai nesusidaro dujų.

Juos galima suaktyvinti keliais būdais. Elektriniai degtukai ir smūginiai dangteliai yra dažniausiai naudojami.

Pirotechniniai šilumos š altiniai dažnai naudojami baterijoms aktyvuoti, kai jie tirpdo elektrolitą. Yra du pagrindiniai dizaino tipai. Viename naudojama saugiklio juostelė (kuriame keraminiame popieriuje yra bario chromato ir cirkonio miltelių). Šiluminės pirotechninės granuliavimo kompozicijos eina palei jos kraštą, kad pradėtų degimą. Juostelė paprastai paleidžiama elektriniu uždegikliu arba kištuku, naudojant srovę.

Antrojo dizaino akumuliatoriaus bloke naudojama centrinė skylė, į kurią didelės energijos elektrinis uždegiklis išleidžia degiųjų dujų ir kaitinamųjų lempų mišinį. Konstrukcija su centrine skyle gali žymiai sutrumpinti aktyvavimo laiką (dešimtis milisekundžių). Palyginimui pažymime, kad įrenginiuose su krašto juostele šis indikatorius yra šimtai milisekundžių.

Įjungti bateriją taip pat galima naudojant šautuvą primenantį smūginį gruntą. Pageidautina, kad poveikio š altinis būtų be dujų. Paprastai standartinę pirotechnikos mišinių sudėtį sudaro geležies milteliai ir kalio perchloratas. Pagal svorio santykius tai yra 88/12, 86/14 ir 84/16. Kuo didesnis perchlorato lygis, tuo didesnė šiluminė galia (nominaliai 200, 259 ir 297 kalorijos/grame). Geležies perchlorato tablečių dydis ir storis turi mažai įtakos degimo greičiui, tačiau tai daroveikia tankį, sudėtį, dalelių dydį ir gali būti naudojamas norint reguliuoti pageidaujamą šilumos išsiskyrimo profilį.

Kita naudojama kompozicija yra cirkonis su bario chromatu. Kitame mišinyje yra 46,67% titano, 23,33% amorfinio boro ir apie 30% bario chromato. Taip pat yra 45 % volframo, 40,5 % bario chromato, 14,5 % kalio perchlorato ir 1 % vinilo alkoholio ir rišiklio acetato.

Reakcijos, sudarančios pirotechnikos kompozicijų intermetalinius komponentus, pvz., cirkonis su boru, gali būti naudojamos, kai norima veikti be dujų, nehigroskopinio elgesio ir nepriklausomybės nuo aplinkos slėgio.

Šilumos š altinis

Jis gali būti tiesioginė pirotechninės kompozicijos dalis, pavyzdžiui, cheminiuose deguonies generatoriuose toks komponentas naudojamas su dideliu oksidatoriaus pertekliumi. Degimo metu išsiskirianti šiluma panaudojama terminiam skilimui. Kalbant apie š altą deginimą, kompozicijos naudojamos spalvotiems dūmams gaminti arba aerozoliui, pvz., pesticidams ar CS dujoms, purkšti, suteikiant norimo junginio sublimacijos šilumą.

Fazės sulėtinimo komponentas kompozicijoje, kuris kartu su degimo produktais sudaro mišinį su viena atskira fazinio virsmo temperatūra, gali būti naudojamas liepsnos aukščiui stabilizuoti.

Medžiagos

Pirotechninės kompozicijos dažniausiai yra homogenizuoti mažų mišiniųkuro dalelės ir oksidatoriai. Pirmieji gali būti grūdai arba dribsniai. Paprastai kuo didesnis dalelių paviršiaus plotas, tuo didesnis reakcijos ir degimo greitis. Tam tikrais tikslais naudojami rišikliai, paverčiantys miltelius kieta medžiaga.

Degalai

Tipiniai tipai yra pagaminti iš metalo arba metaloidinių miltelių. Sudėtis gali nurodyti kelias skirtingas kuro rūšis. Kai kurie taip pat gali būti naudojami kaip segtuvai.

Metalai

Įprasti degalai:

• Aliuminis yra labiausiai paplitęs kuras daugelyje mišinių klasių, taip pat degimo nestabilumo reguliatorius. Aukštos temperatūros liepsna su kietomis dalelėmis, kurios trukdo atsirasti dažams, reaguoja su nitratais (išskyrus amonį), sudarydama azoto oksidus, amoniaką ir šilumą (reakcija lėta kambario temperatūroje, bet smarki aukštesnėje nei 80 °C temperatūroje, gali savaime užsidegti).
• Magnalium yra aliuminio ir magnio lydinys, kuris yra stabilesnis ir pigesnis nei vienas metalas. Mažiau reaktyvus nei magnis, bet degesnis nei aliuminis.
• Geležis – sukuria auksines kibirkštis, dažniausiai naudojamas elementas.
• Plienas yra geležies ir anglies lydinys, išskiriantis išsišakojusias geltonai oranžines kibirkštis.
• Cirkonis – gamina karštas daleles, naudingas degiems mišiniams, pvz., standartiniam NASA iniciatoriui, ir slopina degimo nestabilumą.
• Titanas – gamina karštą pirotechniką ir junginius, didinajautrumas smūgiams ir trinčiai. Kartais naudojamas Ti4Al6V lydinys, kuris sukuria šiek tiek ryškesnes b altas kibirkštis. Kartu su kalio perchloratu jis naudojamas kai kuriuose pirotechnikos degikliuose. Šiurkštūs milteliai sukuria gražias išsišakojusias melsvai b altas kibirkštis.
• Ferrotitanium yra geležies ir titano lydinys, kuris sukuria ryškias kibirkštis, naudojamas pirotechnikos žvaigždėse, raketose, kometose ir fontanuose.
• Ferrosilicis yra geležies ir silicio medžiaga, naudojama kai kuriuose mišiniuose, kartais pakeičianti kalcio silicidą.
• Manganas – naudojamas degimo greičiui valdyti, pavyzdžiui, kompozicijose su uždelsimu.
• Cinkas – naudojamas kai kuriose dūmų kompozicijose kartu su siera, kuri naudojama kaip mėgėjiškas raketų kuras, taip pat pirotechnikos žvaigždėse. Jautrus drėgmei. Gali savaime užsidegti. Retai naudojamas kaip pagrindinis kuras (išskyrus dūmų sudėtį), gali būti naudojamas kaip papildomas komponentas.
• Varis – naudojamas kaip mėlynas dažiklis su kitomis rūšimis.
• Žalvaris yra cinko ir vario lydinys, naudojamas kai kuriose fejerverkų formulėse.
• Volframas – naudojamas kontroliuoti ir sulėtinti kompozicijų degimo greitį.

Verta pažymėti, kad pirotechnikos kompozicijas savo rankomis daryti pavojinga.