Піротехнічний склад: класифікація, компоненти, застосування

Піротехнічний склад-це речовина або суміш компонентів, призначених для виробництва ефекту у вигляді тепла, світла, звуку, газу, диму або їх комбінації, в результаті самоподдерживающихся екзотермічних хімічних реакцій, що проходять без детонації. Подібний процес не залежить від кисню із зовнішніх джерел.

Класифікація піротехнічних складів

Їх можна розділити за дією:

• Полум`яний.
• Димовий.
• Динамічний.

Перші дві групи можна поділити на більш дрібні види.

Полум`яні: освітлювальні, сигнальні нічні, трасуючі і деякі запальні.

До групи димових входять склади для денної сигналізації і маскують (туман).

Основні види піротехніки

Ефект, зазначений вище (світло, звук і так далі), можна створити за допомогою таких компонентів:

• Спалах порошку - дуже швидко горить, виробляє вибухи або яскраві світлові викиди.
• Порох-горить повільніше порошку, виділяє велику кількість газів.
• Тверде паливо-виробляє багато гарячих парів, що використовуються як джерела кінетичної енергії для ракет і снарядів.
• Піротехнічні ініціатори-виділяють велику кількість тепла, полум`я або гарячих іскор, які використовуються для запалювання інших композицій.
• Заряди для викиду - швидко згоряють, виробляють багато газу за короткий час, використовуються для звільнення корисних вантажів з контейнерів.
• Вибухові заряди - швидко згоряють, виробляють велику кількість газу за короткий час, використовуються для дроблення контейнера і скидання його вмісту.
• Димові композиції-горять повільно, виробляють туман (простий або кольоровий).
• Затримка складів-палає з постійною тихою швидкістю, використовується для введення затримок у вогневий резерв.
• Піротехнічні джерела тепла-виділяють велику кількість тепла і практично не поширюють гази, медленногорящіе — часто термітоподібні.
• Бенгальські вогні-виробляють білі або кольорові іскри.
• Спалахи-горять повільно, створюють велику кількість світла, використовуються для освітлення або сигналізації.
• Кольорові композиції феєрверків-виробляють світлі, білі або різнокольорові іскри.

Застосування

Деякі технології піротехнічних складів і виробів використовуються в промисловості і авіації для генерації великих обсягів газу (наприклад, в подушках безпеки), а також в різних кріпленнях і в інших аналогічних ситуаціях. Вони також використовуються у військовій промисловості, коли потрібно виробляти велику кількість шуму, світла або інфрачервоного випромінювання. Наприклад, ракети-приманки, спалахи і оглушаючі гранати. Новий клас композицій реактивних матеріалів в даний час досліджується військовими.

Багато піротехнічні склади (особливо за участю алюмінію і перхлоратів) часто дуже чутливі до тертя, ударів і статичної електрики. Навіть лише від 0,1 до 10 міліджоулів Іскра може викликати певні ефекти.

Порох

Це відомий багатьом чорний порошок. Це найдавніша відома хімічна вибухівка, що складається із суміші сірки (S), деревного вугілля (C) та нітрату калію (селітра, KNO 3). Перші два компоненти діють, як паливо, а третій є окислювачем. Завдяки своїм запальним властивостям та кількості тепла та газу, що виділяється, порох широко використовується у виробництві метальних зарядів у вогнепальній зброї та артилерії. Крім того, він застосовується у виробництві ракет, феєрверків і вибухових пристосувань при розробці кар`єрів, видобутку корисних копалин і будівництві доріг.

Показник

Порох був винайдений в Китаї в VII столітті і поширився по більшій частині Євразії до кінця XIII століття. Спочатку розроблений даосами для лікувальних цілей, порошок був використаний для війни близько 1000 року нашої ери.

Порох класифікується як невелика вибухова речовина через відносно низьку швидкість розкладання та невелику бризантність.

Вибухова сила

Запалювання пороху, упакованого за снарядом, створює достатній тиск, щоб викликати постріл з дульного зрізу на високій швидкості, але недостатньо потужного для розриву ствола пістолета. Таким чином, порох є хорошим паливом, але він менш придатний для руйнування каменю або укріплень через його низьку вибухову силу. Передаючи достатньо енергії (від палаючої речовини до маси гарматного ядра, а потім від нього до мішені за допомогою ударних боєприпасів), в кінцевому підсумку бомбардувальник може знищити укріплену оборону противника.

Порох широко використовувався для наповнення снарядів і застосовувався в проектах з видобутку корисних копалин і цивільного будівництва до другої половини XIX століття, коли були випробувані перші вибухові речовини. Порошок більше не використовується в сучасній зброї та промислових цілях через відносно низьку ефективність (порівняно з новими альтернативами, такими як динаміт та аміачна селітра або мазут). Сьогодні вогнепальна зброя із застосуванням пороху обмежується в основному полюванням, стрільбою по мішенях.

Піротехнічне джерело тепла

Піротехнічні склади являють собою пристрій на основі горючих речовин з відповідним запальником. Їх роль-виробляти контрольовану кількість тепла. Піротехнічні джерела зазвичай засновані на термітоподібних (або затримують композицію) паливних окислювачах з низькою швидкістю горіння, високою виробленням спека при бажаній температурі і малим або нульовим формуванням газів Gorenje.

Вони можуть бути активовано кількома способами. Електричні сірники і ударні ковпачки є найбільш поширеними.

Піротехнічні джерела тепла часто використовуються для активації батарей, де вони служать для розплавлення електроліту. Є два основних типу дизайн. В одному використовують смужку детонатора (що містить хромат барію і металевий порошкоподібний цирконій в керамічній папері). Уздовж його краю проходять теплові піротехнічні склади гранулювання для ініціювання Gorenje. Смуга, як правило, запускається електричним запальником або заглушкою за допомогою струму.

У другій конструкції використовують центральний отвір в батарейному блоці, в яке високоенергетичний електричний запальник випускає суміш горючих газів і ламп розжарювання. Конструкція з центральним отвором дозволяє значно скоротити час активації (десятки мілісекунд). Для порівняння відзначимо, що в пристроях з Крайовою смужкою цей показник-сотні мілісекунд.

Включення батареї також може бути виконано ударним праймером, схожим на дробовик. Бажано, щоб джерело впливу був без газу. Зазвичай стандартний склад піротехнічних сумішей складається з порошку заліза і перхлорату калію. У вагових співвідношеннях це 88/12, 86/14 і 84/16. Чим вище рівень перхлорату, тим більше тепловиділення (номінально 200, 259 і 297 калорій / грам). Розмір і товщина залізо-перхлоратних таблеток мало впливають на швидкість горіння, проте впливають на щільність, склад, розмір частинок і можуть використовуватися для регулювання бажаного профілю тепловиділення Gorenje.

Інша використовувана композиція-цирконій з хроматом барію. Ще одна суміш містить 46,67% титану, 23,33% аморфного бору, і близько 30% хромату барію. Також можуть бути такі пропорції: 45% вольфраму, 40,5% хромату барію, 14,5% перхлорату калію і 1% вінілового спирту і ацетату в`яжучого.

Реакції з утворенням інтерметалічних компонентів піротехнічних складів, наприклад, цирконію з бором, можуть використовуватися, коли бажана робота без газу, негігроскопічна поведінка і незалежність від тиску навколишнього середовища.

Джерело тепла

Він може бути прямою частиною піротехнічної композиції, наприклад, в хімічних генераторах кисню використовується така складова з великим надлишком окислювача. Тепло, що виділяється при спалюванні, застосовується для термічного розкладання. Щодо холодного горіння композиції використовуються для виробництва кольорового диму або для розпилення аерозолю, наприклад, пестицидів або газу CS, забезпечуючи теплоту сублімації бажаного з`єднання Gorenje.

Компонент уповільнення фази композиції, який утворює разом з продуктами згоряння суміш з однією окремою температурою фазового переходу, може використовуватися для стабілізації висоти Gorenje.

Матеріал

Піротехнічні склади зазвичай являють собою гомогенізовані суміші дрібних частинок палива і окислювачів. Перші можуть бути зернами або пластівцями. Як правило, чим вище площа поверхні частинок, тим вище швидкість реакції і GORENJE. Для деяких цілей сполучні речовини використовуються для перетворення порошку в твердий матеріал.

Паливо

Типові види засновані на металевих або металоїдних порошках. Композиція може вказувати кілька різних видів палива. Деякі також можуть служити сполучними речовинами.

Метал

Загальні види палива включають в себе такі елементи:

• Алюміній-найбільш поширене паливо в багатьох класах сумішей, а також регулятор нестабільності Gorenje. Високотемпературне полум`я з твердими частинками, які заважають появі барвників, реагує з нітратами (крім амонію) з утворенням оксидів азоту, аміаку і тепла (реакція повільна при кімнатній температурі, але бурхлива вище 80° C, може самозайматися).
• Магналій-алюмінієво-магнієвий сплав, більш стабільний і менш дорогий, ніж окремий метал. Менш реактивний, ніж магній, але при цьому легше запалюється, ніж алюміній.
• Залізо-робить золоті іскри, часто використовуваний елемент.
• Сталь-сплав заліза і вуглецю, що робить розгалужуються жовто-помаранчеві іскри.
• Цирконій-виробляє гарячі частинки, корисні для горючих сумішей, наприклад, стандартний ініціатор NASA, а також для придушення нестабільності Gorenje.
• Титан-виробляє гарячі піротехнічні засоби і склади, підвищує чутливість до ударів і тертя. Іноді використовується сплав Ti4Al6V, який дає трохи яскравіші білі іскри. Разом з перхлоратом калію він застосовується в деяких піротехнічних запальниках. Грубий порошок виробляє красиві розгалужені синьо-білі іскри.
• Ферротитан-залізо-титановий сплав, створює яскраві іскри, використовувані в піротехнічних зірках, ракетах, кометах і фонтанах.
• Феросиліцій-железокремніевое речовина, що застосовується в деяких сумішах, іноді Заміна силіциду кальцію.
• Марганець-використовується для контролю швидкості Gorenje, наприклад, у композиціях із затримкою.
• Цинк-застосовується в деяких димових складах разом з сіркою, яка вживається в якості аматорського палива для ракет, а також в піротехнічних зірках. Чутливий до вологи. Може самозайматися. Рідко використовується в якості основного палива (виняток-димові композиції), може застосовуватися в якості додаткового компонента.
• Мідь-використовується як синій барвник з іншими видами.
• Латунь-сплав цинку і міді, застосовуваний в деяких формулах для феєрверків.
• Вольфрам-використовується для контролю і уповільнення швидкості горіння композицій Gorenje.

Варто відзначити, що піротехнічні склади своїми руками виготовляти небезпечно.