Пиротехнические составы

 

МИНИСТЕРСТВО   НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ  УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

                                                                                                                       КАФЕДРА   ХТТ

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ :

«Пиротехнические составы»

 

 

РАЗРАБОТАЛА                                                                              СТУДЕНТКА ГР

ПРОВЕРИЛ                                                                                      ДОЦ. КАФ.

                                                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                       ДОНЕЦК  2010

                                                               Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………….3

1. Ударные (запальные) составы………………………………………………………………………11

2. Составы для электровоспламенителей………………………………………………………..12

3. Терочные составы………………………………………………………………………………………….12

4. Воспламенительные составы ……………………………………………………………………….13

5.Малогазовые (безгазовые) составы………………………………………………………………16

6.Зажигательные составы………………………………………………………………………………….18

7.Дымовые составы…………………………………………………………………………………………..20

8.Осветительные составы………………………………………………………………………………….27

9.Сигнальные составы……………………………………………………………………………………....30

10.Трассирующие составы…………………………………………………………………………………35

11.Звуковые составы………………………………………………………………………………………….38

12.Свистящие составы……………………………………………………………………………………….39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

введение

 Под термином "пиротехнический  состав" обыкновенно подразумевается  всякая механическая смесь веществ,  способная загораться - и гореть самостоятельно с образованием пламени, дымового облака или с выделением большого количества газов. Область техники, занимающаяся изучением этого рода составов и применением их, называется пиротехникой, в переводе на русский язык означает — техника огня. Огонь, которым выражается действие пиротехнических составов, является следствием быстро протекающих экзотермических реакций, сопровождающихся образованием накаленных продуктов. Примерами таких реакций являются соединения многих веществ с кислородом. В зависимости от свойств веществ мы имеем ряд разных до их интенсивности окислительных процессов. Многие из  них сопровождаются образованием пламени, непрерывным потоком раскаленных газов, образующихся в сфере реакции. Для образования пламени нужны кислород и вещества, горящие в нем, или, как будем впредь называть их, вещества горючие.

Существующие принципы образования  составов основаны на реакциях горения. Умело и обоснованно сочетая  окислитель с горючими веществами, образуем первичную смесь, состоящую  из двух компонентов. Определенный вид  горения создается в зависимости  от природы взятых веществ при  взаимодействии их между собой. Горение  может быть медленным, быстрым и  очень быстрым. Оно может давать объемистое пламя, высокий термический  эффект, дым или давление газообразных продуктов. Эта первичная двойная  смесь и является основой всякого  состава и называется основной смесью. Она может быть названа составом, если создает нужный эффект, но в  большинстве случаев составы  получаются в результате соединения нескольких первичных двойных смесей в одну общую смесь.

Как было сказано выше, основную смесь  образуют перемешиванием двух веществ  между собою. Эта смесь называется двойной основной смесью. Помимо сочетания  двух веществ для образования  смеси, можно получить основную смесь  и из трех компонентов, состоящую  из одного окислителя и двух горючих  веществ. Такие смеси называются тройными основными смесями. Из сочетания  трех веществ можно получить смесь наиболее быстро горящую. Количественное соотношение веществ смеси определяется реакцией горения смеси. К двойным основным смесям примыкают тройные смеси, которые можно рассматривать как происходящие от смешения двух двойных, имеющих один и тот же окислитель, но разные горючие. При сравнении свойств тройной смеси со свойствами составляющих ее двойных смесей обращается внимание на следующее обстоятельство. Казалось бы, что скорость сгорания тройной смеси должна была находиться между пределами скоростей сгорания двойных смесей, а на самом деле практика показывает, что скорость сгорания тройной смеси далеко выходит за пределы наиболее быстро горящей двойной смеси. Причину происходящего явления нужно искать в сопряженности реакции. При возникновении реакции горения в первую очередь начинает сжигаться горючее с большим химическим сродством к кислороду. Выделившаяся теплота создает улучшенные условия для сжигания второго горючего. Начавшееся горение его в свою очередь способствует более энергичному горению первого и процесс, быстро нарастая, доходит в скорости до возможного предела. Происходит концентрация теплоты сгорания, что способствует усилению энергии горения, от чего увеличивается скорость. Каждое из горючих, в отношении друг друга служит своеобразным побудителем, ускоряющим начавшуюся реакцию; каждое улучшает условия горения другого. Следствие этих явлений: скорость горения тройной смеси превышает скорость горения двойных смесей. Горение тройных смесей совершается по иному пути — по сути, не обусловливаемому горением составляющих смесей. Иллюстрацией сказанного может служить обычная тройная пороховая смесь из селитры, серы и угля. Состав ее можно рассматривать как смесь двух двойных смесей: селитра + уголь и селитра + сера. Каждая из этих смесей имеет свою предельную скорость, которая для первой смеси будет равна 2 мм в секунду, между тем как вторая в обыкновенных условиях при поджигании совсем не горит и горит слабо только в нагретом до 100° С состоянии. Пороховая же тройная смесь сгорает уже со скоростью от 15 до 10 мм в секунду. Реакция горения тройной смеси имеет несколько видов и за висит от условий, при которых горение происходит. Большое значение в этом вопросе имеет давление, при котором совершается горение. Вообще же процесс горения этих смесей весьма сложен. Для примера можно указать заключение Бертело по исследованию им про¬ цессов горения дымного .пороха. Он находит, что этот процесс представляет собой комбинацию следующих основных реакций:

1. 2KNO3+3C=K2S+3CO2+N2+148,3 б.кaл.

2. 2KNO3+2,5C=K2CO3+1,5CO2+N2+182,3 "

3. 2KNO3+3C=K2CO3+CO2+CO+N2+161,2 "

4. 2KNO3+2C+S=K2SO4+2CO+N2+158,5 "

5. 2KNO3+C+S=K2SO4+CO2+N2+200,1 "

Все основные смеси можно расположить  в три группы по характеру их горения: быстро горящие, медленно гоярщие, совсем не горящие при обычных условиях. Смеси первой группы при горении образуют много  сильно нагретых газов, упругостью которых часто пользуются для приведения в движение разнообразных объектов. Ко второй группе относятся, смеси, при медленном сгорании которых возникает большое пламя. Третья группа включает смеси, неспособные зажигаться при обычных условиях, но горящие в соединении со смесями первых двух групп. Служат они для замедления горения и потому носят название замедляющих смесей. В то же время каждая смесь из этих групп может давать окрашенное в один из цветов спектра пламя, и тогда они называются еще окрашивающей смесью. Как было указано выше, знание свойств смеси позволит быстро ориентироваться в вопросе получения нужного пиротехнического эффекта при образовании состава. Всякий пиротехнический состав образуется из основных смесей. Смешивая их, получают сложную смесь-состав. В завиеимости от назначения состава берут основные смеси с соответствующими свойствами. Классифицировать составы можно по разным признакам, но целесообразнее всего — по эффекту их действия; а потому все составы можно распределить па группы:

1) составы динамические,

2)составы пламенные,

3) составы дымовые. В свою  очередь каждая указанная группа  распадается по цели своего  назначения на ряд более мелких  подгрупп. Первая группа может  быть разделена на составы  форсовые, ракетные и фонтанные. Эти составы находят применение лишь в мирной пиротехнике, но их значение очень важно для каждого пиротехника. Вторая группа является наиболее многочисленной, в нее входят подгруппы:

а) осветительные,

б) сигяальные

в) зажигательные,

г) трассирующие и другие составы.

И, наконец; третья группа включает составы, образующиедымы различных цветов.

Горение составов

В форме горения могут протекать  только высокоэкзотермические химические реакции. Образование пламени или свечение не является непременным признаком процессов горения; так, например, при горении дымовых пиротехнических составов пламени обычно не образуется и выделения света не наблюдается. Действительно научными признаками, отличающими процесс горения от других форм, в которых могут протекать химические реакции, являются:

1) наличие подвижной зоны реакции,  имеющей высокую температуру  и отделяющей еще не прореагировавшие  вещества от продуктов реакции;  этим процессы горения отличаются  от таких химических реакций,  где температура одинакова или  почти одинакова во всех точках  реагирующей системы;

2) отсутствие значительного повышения  давления в зоне реакции (в  пламени); этим реакции горения  существенно отличаются от процессов  взрыва.

Горение пиротехнических составов, являющееся одним из видов процессов  горения, представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, в которой окисление одних компонентов состава — горючих — идет одновременно с восстановлением других компонентов того же состава — окислителей. Горение твердого или жидкого топлива — это процесс, протекающий в гетерогенной системе: горючее — кислород воздуха. Наряду с этим мы знаем и процессы горения абсолютно гомогенных систем: взрывчатых газовых смесей или индивидуальных взрывчатых веществ. Пиротехнические составы, представляющие собой механические смеси нескольких большей частью твердых тонко измельченных компонентов по степени гомогенности находятся посредине между конденсированным топливом и индивидуальными веществами (или гомогенными смесями). Степенью гомогенности определяются многие свойства пиротехнических составов. Процесс горения пиротехнических составов осуществляется путем теплопередачи из зоны реакции к слоям, в которых идет подготовка к процессу горения. На принципе теплопередачи основано и воспламенение пиротехнических составов. Для возникновения реакции горения необходимо создать местное повышение температуры в пиротехническом составе; это достигается обычно непосредственным воздействием на состав горячих пороховых газов или применением специальных воспламенительных составов. Когда пиротехнический состав приводится в действие огневым импульсом и горение его происходит в открытом пространстве, то скорость горения его невелика и в большинстве случаев измеряется миллиметрами в секунду. Если же горение пиротехнического состава происходит в замкнутом пространстве или если в качестве начального импульса используется удар или взрыв капсюля-детонатора, то горение может перейти во взрывчатое превращение, скорость которого измеряется сотнями, а в отдельных случаях и тысячами метров в секунду. Иногда ускорение процессов горения наблюдается также и при одновременном сгорании в открытом пространстве большого количества пиротехнических составов. Для изготовления пиротехнического состава и снаряжения им изделия или средства необходимо провести следующие основные операции:

1) подготовку компонентов (измельчение  и сушку);

2) приготовление порошкообразного  состава (перемешивание компонентов,  гранулирование и сушка состава);

3) уплотнение состава (путем  прессования или иным способом) .

Для нормального действия пиротехнического состава необходимо, чтобы компоненты его были хорошо измельчены и равномерно смешаны друг с другом. В хорошо изготовленном составе, за исключением  термита, частицы отдельных компонентов  обычно уже неразличимы простым  глазом. Уплотнением состава достигается  замедление процесса горения, уменьшение объема, занимаемого составом в изделии, и сообщение составу большой  механической прочности. В большинстве  пиротехнических изделий составы  находятся в прессованном виде. Исключение составляют фотоосветительные составы, находящиеся в фотобомбах в виде порошков, и гранулированные составы сигнальных дымов, применяемые в некоторых случаях. Предварительная подготовка компонентов является неопасной операцией, так как и горючие и окислители, применяемые в настоящее время для изготовления пиротехнических составов, взятые в отдельности, в большинстве случаев нечувствительны к механическим импульсам (удару, трению) и не обладают взрывчатыми свойствами!. В некоторых случаях, однако, удар или трение могут вызвать местный нагрев компонента, что может привести к его воспламенению; например, наблюдалось воспламенение красного фосфора при протирании его через металлические сита. Смеси же окислителей с горючими чувствительны к механическим импульсам и при сильном ударе или трении могут загореться. В некоторых случаях удар или трение могут явиться достаточным импульсом и для возникновения взрывчатого разложения в пиротехнических составах. Поэтому операции приготовления и прессования пиротехнических составов, в процессе которых последние неизбежно подвергаются механическим воздействиям, как правило, являются опасными.

Требования, предъявляемые к пиротехническим  средствам и составам

Основным требованием, предъявляемым  к пиротехническим средствам, является получение при их действии максимального  специального эффекта. Для различных  видов пиротехнических средств  специальный эффект обусловливается  различными факторами. Этот вопрос подробно разбирается в главах, посвященных описанию свойств отдельных категорий составов. Здесь же приводится для иллюстрации только несколько отдельных примеров. Для трассирующих средств специальный эффект определяется хорошей видимостью траектории полета пули или снаряда. Видимость обусловливается силой света трассирующего состава и в 'большой степени зависит также от цвета пламени. Хорошее действие зажигательных средств — безотказность поджигания ими соответствующих горючих материалов — обусловливается (при наличии подходящей конструкции боеприпаса) созданием достаточно большого очага пожара, высокой температурой пламени и достаточной продолжительностью горения состава, количеством и свойствами шлаков, получающихся в процессе горения. Для маскирующих дымовых средств специальный эффект зависит от быстроты создания возможно большей, непросматриваемой и устойчивой дымовой завесы. Все пиротехнические средства должны быть безопасными при обращении и при хранении. Получаемый при их действии эффект не должен ухудшаться после длительного хранения. Материалы, используемые для изготовления пиротехнических 'средств, должны быть по возможности недефицитны. Технологический процесс изготовления средств должен быть простым, безопастным и допускающим механизацию и автоматизацию производства для осуществления массового выпуска. Пиротехнические составы должны обладать следующими качествами:

1) давать максимальный специальный  эффект при минимальном расходовании  состава ;

2) сгорать равномерно с определенной  скоростью;

3) обладать химической и физической  стойкостью при длительном хранении;

4) иметь возможно меньшую чувствительность  к механическим импульсам;

5) не быть чрезмерно чувствительными  к тепловым воздействиям (не воспламеняться  при небольшом подъеме температуры  и т. п.);

6) иметь минимальные взрывчатые  свойства; редкие случаи, при которых  наличие у составов взрывчатых  свойств является необходимым,  будут оговорены ниже;

7) не иметь в продуктах реакции  горения сильно действующих отравляющих  веществ, могущих препятствовать  ликвидации пожаров на производстве;

8) иметь несложный технологический  процесс изготовления;

9) не содержать в себе дефицитных  компонентов;