Главная | Обратная связь
МегаЛекции

ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Тема №3. Пиротехнические составы и средства

 

Объем учебного материала темы:

Разновидности, назначение компонентов, свойства и применение пиротехнических составов.

Устройство, действие и применение пиротехнических средств. Назначение, общее устройство, действие и применение реактивных осветительных, сигнальных патронов и имитационных средств. Требования безопасности при обращении с пиротехническими и имитационными средствами.

 

Занятие №1: Свойства и применение пиротехнических составов

 

Учебная литература:

1. Пороха, твердые ракетные топлива и взрывчатые вещества / В.К.Марьин, В.П.Зеленский, Б.М.Орлов и др.– МО, 1992. – 202 с. Стр.65-73.

2. Артиллерийское вооружение. Основы устройства и конструирование: Учебник для вузов / Башкатов В.А., Городинский Т.М., Донец Н.Н. Под общей редакцией Жукова И.И. – М.: Машиностроение, 1975. – 420 с.

3. Взрывчатые вещества и пороха / М.А.Будников, А.А.Левкович, И.В.Быстров и др. – М.: Оборонгиз, 1955. – 363 с.

4. Пиротехнические средства ближнего действия: Руководство службы. – М.: Воениздат. 1983.

5. 30-мм реактивные сигнальные патроны: Руководство службы. – М.: Воениздат. 1955.

6. 81-мм дымовая граната 3Д6: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М.: Воениздат. 1980.

7. Имитационные средства СВ: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М.: Воениздат. 1981.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВ и назначение компонентов

Пиротехническими составаминазывают вещества и смеси, горение которых сопровождается световыми, тепловыми, звуковыми, дымовыми и реактивными пиротехническими эффектами.

Процесс горения пиротехнических составов характеризуется образованием пламени и аэрозоля, выделением газообразных продуктов и тепла и перемещением фронта реакции горения.

По характеру процессов, протекающих при горении пиротехнические составы классифицируют следующим образом (рис.1):

Пиротехнические составы, в которых используется пламенный процесс относятся к пламенным составам, это: осветительные составы; трассирующие составы; сигнальные составы; составы инфракрасного излучения и фотосмеси.

Соответственно процесс выделения тепла используется в тепловых составах: термитно-зажигательные и воспламенительные составы.

Выделение газа при реакции горения используется в газогенерирующих составах: реактивные составы (твердые ракетные топлива) и составы для газогенераторов.

Использование процесса перемещения фронта реакции горения характерно для малогазовых составов: замедлительные и дистанционные составы.

Аэрозольные составы: маскирующие и сигнальные дымы.

Основу большинства пиротехнических составов составляет смесь окислителя с горючим.

Во многих пиротехнических составах горючее сгорает под действием кислорода, содержащегося в окислителе, только частично; полное сгорание происходит благодаря O2 воздуха.

В качестве окислителей в пиротехнических составах применяются нитраты (нитрат бария Ba(NO3)2 , нитрат калия KNO3), хлораты и перхлораты щелочных и щелечно-земельных металлов, оксиды некоторых металлов (Fe3O4, MnO2).

В качестве горючего используют главным образом металлы (Mg, Al и их сплавы, реже Ti и Zr), углеводородные смеси (керосин, бензин, мазут), углеводы (крахмал), древесину, опилки и др.

Помимо окислителя и горючего в пиротехнические составы, как правило, вводят связующие - цементаторы (для придания спрессованным пиротехническим составам необходимых механических свойств), флегматизаторы и стабилизаторы (для обеспечения безопасности при изготовлении и необходимого срока хранения), соли и органические красители (для получения окрашенного пламени и сигнальных дымов), а также вещества, усиливающие излучение пламени и т. п.

В качестве связующих - цементаторов приме­няют синтетические смолы (идитол, бакелит) и естественные смолы (шеллак, канифоль, олифа, углеводороды, парафин, стеарин).

Пиротехнический эффект, а также скорость горения пиротехнических составов зависят от степени измельчения компонентов, тщательности смешения, степени уплотнения, а также от габаритов и конструкции изделия.

Теплота сгорания пиротехнических составов (содержащих окислители) 1,2 – 8,4 кДж/г (для сравнения пороха от 2,7 – 4,8 кДж/г), температура горения 400 – 3500К (порохов – 2,3 – 3500К), скорость горения спрессованных пиротехнических составов 0,5 – 20 мм/с (при давлении 0,1 МПа).

Большинство пиротехнических составов, в особенности содержащие хлоратные и перхлоратные окислители, обладают взрывчатыми свойствами.

Воспламенение пиротехнических изделий осуществляется воспламенительными составами, дымным порохом или огнепроводным шнуром.

Пиротехнические составы широко применяют в военных целях для снаряжения специальных видов боеприпасов, имитации на поле боя разрывов снарядов и орудийных выстрелов, освещения и задымления поля боя, учебных целей.

ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Рассмотрим примеры использования компонентов ПТС для получения необходимого эффекта действия.

Осветительными составами снаряжают пиротехнические средства, которые предназначены для освещения местности в ночное время с целью ведения наблюдения и прицельной стрельбы.

К осветительным средствам относятся осветительные артиллерийские снаряды и мины, реактивные осветительные патроны ближнего действия. При снаряжении изделий осветительные составы прессуют в оболочку под высоким давлением.

В осветительном составе используется окислитель - нитрат бария, горючее – порошок алюминия, магния, сера, цементаторы - идитол, шеллак. Пример осветительного состава:

70% нитрат бария Ba(NO3)2 + 20% алюминиевая пудры Al + 10% сера S.

Состав горит (рис.2) достаточно долго ярким сосредоточенным белым пламенем в виде шара.

Трассирующие составы служат для снаряжения трассеров, которые предназначены для обозначения траектории полета снаряда или пули. Ограниченная продолжительность свечения достигается сочетанием высокого давления запресовки и подбором количества и свойств цементатора. Трассирующие составы дают окрашенное пламя. Требуемый цвет пламени трассирующих составов достигается введением солей металлов, дающих окрашивание пламени.

Состав красного огня:

30% нитрат стронция Sr(NO3)2 + 40% магний Mg + 10% шеллак.

Красный цвет пламени обеспечивается наличием в составе стронция.

Состав зеленого огня:

60% нитрат бария Ba(NO3)2 + 20% магний (порошок) + 30% хлорорганическое соединение - гексахлорэтан C2Cl6 + 10% смолы.

Зеленый цвет обеспечивается наличием бария.

Состав желтого огня:

60% нитрат бария Ba(NO3)2 + 30% оксалат натрия Na2C2O4 + 15% магний Mg + 5% смола.

Желтый цвет обеспечивается наличием в составе натрия.

Сигнальные пламенные составыслужат для снаряжения сигнальных средств, которые обеспечи­вают подачу сигналов ночью и днем. Требуемый цвет пламени сигнальных составов достигается введением солей металлов, дающих окрашивание пламени.

В сигнальных средствах применяются составы, которые могут давать красное, зеленое, желтое, синее и белое пламя.

Составы красного, зеленого и желтого огней формируются так же, как и трассирующие составы соответствующих огней.

Однако между ними есть разница. От трассирующих составов требуется механическая прочность, а от сигнальных - прежде всего чистота цвета пламени. Поэтому количество цементатора в сигнальных составах, как правило, минимальное.

Состав красного огня (рис.3):

30% нитрат стронция Sr(NO3)2 + 40% магний Mg + 5% идитол C13H12O2 + 5% хлорорганическое соединение гексахлорэтан C2Cl6.

Красный цвет пламени обеспечивается наличием в составе стронция.

Состав зеленого огня (рис.4):

40% нитрат бария Ba(NO3)2 + 30% магний Mg + 30% хлорорганическое соединение - гексахлорэтан C2Cl6.

Зеленый цвет обеспечивается наличием бария.

Состав желтого огня (рис.5):

40% нитрат калия KNO3 + 30% оксалат натрия Na2C2O4 + 30% магний Mg.

Желтый цвет обеспечивается наличием в составе натрия.

Состав синего огня (рис.6):

61% хлорат калия KClO3 + 19% оксид меди CuO + 20% сера S.

Синий цвет пламени обеспечивается наличием в составе хлора и меди.

Состав белого огня (рис.7):

56% нитрат бария Ba(NO3)2 + 11% нитрат калия KNO3 + 19% порошок алюминия Al + 6% фториа бария BaF2 + 8% сера S.

Нитрат бария сообщает пламени зеленоватый оттенок, нитрат калия - розоватый; при совместном их присутствии в составе пламя получается не ярко белого цвета.

Сигнальные составы дневного действия (цветные дымы) также применяются для сигнализации в дневное время. В военном деле применяют 6 цветов сигнальных дымов: красный, оранжевый, черный, желтый, зеленый и синий.

В этих составах не применяются металлические горючие. Составы цветных дымов обычно содержат: хлорат калия 20-40%, углеводы - 15-25%, краситель - 45-55%, связующее 0-5%.

В качестве красителей обычно используют: красный – родамин; оранжевый - бензолазо-бета-нафтол жирорастворимый оранжевый (жироранж); желтый - аурамин, с добавкой коричневого красителя хризоидина; зеленый - смесь аурамина и индиго; синий - индиго, метиленовый голубой.

Состав красного дыма (рис.8):

30-35% хлорат калия KClO3 + 25-30% молочный сахар + 40-50% родамин

Состав оранжевого дыма (рис.9):

30-35% хлорат калия KClO3 + 20-30% молочный сахар +40- 50% жироранж

Состав черного дыма (рис.10):

45-50% хлорат калия KCIO3 + 40-50% антрацен + до 15% уголь

Антрацен обеспечивает церный цвет дыма.

Состав желтого дыма:

30-35% KCIO3 + 20-25% молочный сахар + 40-42% аурамин + до 10% хризоидин

Состав зеленого дыма:

35% KCIO3 + 25% молочный сахар + 15-30% аурамин + 15-30% индиго

Состав синего дыма:

35% KCIO3 + 25% молочный сахар + 40% синтетический индиго

Составами цветных дымов снаряжаются дымовые сигнальные патроны.

Маскирующие дымыприменяются для маскировки своих войск или для ослепления противника. Составы их могут быть двух типов. Одни составы содержат дымообразующие вещества в готовом виде, которые испаряются при горении состава (нашатырь).

Примером этого типа может служить смесь Ершова (рис.11):

40% хлората калия KClO3 + 30% нашатыря - хлорида аммония NH4Cl + 20% антрацена + 10% древесного угля C.

Дымовой состав Ершова имеет очень хорошую плотность. Температура горения состава минимально низкая. Остаток горения очень легкий, пористый. Вместо антрацена также можно использовать чистый нафталин.

В составах второго типа дымообразующие вещества образуются в результате горения состава. Примером может служить смесь:

40% четыреххлористого углерода CCl4 + 34% цинка + 14% хлората натрия NaClO3 + 9% нашатыря - хлорида аммония NH4Cl + 3% кизельгура (поглотитель четыреххлористого углерода CCl4 ).

Зажигательные составы представляют собой наиболее древний и обширный класс пиротехнических средств. Эти средства применяются для зажжения и уничтожения различных горючих материалов, техники и живой силы противника.

Зажигательные составы разделяются на составы с окислителем и без окислителя.

К зажигательным составам с окислителем относятся термиты и термитно-зажигательные составы, в которых основным окислителем являются окислы металлов, и составы, окислителем в которых является соль, содержащая кислород. Такие составы сгорают за счет окислителя и могут гореть без доступа воздуха

Термитами называют­ся беспламенные составы, которые при горении не выделяют газы. Основными качествами термитов является высокая температура горения (2400°), отсутствие пламени при горении и газообразных продуктов горения.

Пример термита:

75% железная окалина (Fe2O3+F3O4) + 25% алюминий (Al)

Широкое применение нашли многокомпонентные термитно-зажигательные составы, примером которых могут служить:

13% Al + 12% Mg + 21% окись железа Fe2O3 + 44% нитрат бария Ba(NO3) 2 + 6% нитрат калия KNO3 + 4% смола

Это термиты с добавками окислителей (солей) и связующих. Они горят с образованием пламени. Все эти смеси трудно воспламеняются, поэтому применяются в крупных снарядах, где можно разместить дополнительные воспламенитсльные средства.

Зажигательные составы с окислителями - солями применяются для снаряжения мелких боеприпасов (например пуль). Приведение их в действие осуществляется от простых механических импульсов, например, от удара, в броню. Пример состава: 65% нитрата калия, 26% алюминия, 9% древесного угля.

К зажигательным составам без окислителя относятся нефтепродукты, сплав «электрон», фосфор и его соединения и прочие зажигательные вещества и смеси, которые при отсутствии воздуха не горят.

Нефтепродукты могут быть: отверждённые или загущенные. Они выделяют при горении большое количество тепла, большое пламя, обладают малой скоростью горения, низкой стоимостью.

Примером отвержденного горючего является «напалм» - смесь нафтеновой и пальминовой кислот.

Нефтепродукты применяются в огнеметных смесях, примером которых могут служить:

70% солярового масла и 30% сырого бензина

Сплав «электрон» является легким зажигательным сплавом, воспламеняемым от термита.

90-95% Mg + 3-8% Al + 1-2% Zn + 0,5-1,0% Mn

Он используется для изготовления корпусов мелких зажигательных бомб.

И наконец к самовоспламеняющимся составам следует отнести белый фосфор его растворы и соединения.

Воспламенительные составы служат для зажигания основных пиросоставов (осветительных, дымовых, трассирующих).

В них используются компоненты, легко реагирующие при сравнительно низкой температуре.

Пример такого состава: 63% нитрата калия KNO3 + 15% серы S + 12% антимония(сернистой сурьмы) Sb2S3 + 10% пороховой мякоти





©2015- 2017 megalektsii.ru Права всех материалов защищены законодательством РФ.