Pyrotechnické zloženie: klasifikácia, komponenty, použitie

Pyrotechnická kompozícia je látka alebo zmes zložiek určená na vyvolanie účinku vo forme tepla, svetla, zvuku, plynu, dymu alebo ich kombinácie v dôsledku sebestačných exotermických chemických reakcií, ktoré prebiehajú bez detonácie. Takýto proces nezávisí od kyslíka z vonkajších zdrojov.

Klasifikácia pyrotechnických kompozícií

Môžu byť rozdelené podľa akcie:

• Ohnivý.
• Fajčenie.
• Dynamický.

Prvé dve skupiny možno rozdeliť na menšie typy.

Horiace: osvetlenie, nočný signál, indikátor a niektoré zápalné.

Skupina dymu zahŕňa kompozície pre denný alarm a maskovanie (hmla).

Hlavné typy pyrotechniky

Vyššie uvedený efekt (svetlo ,zvuk atď.) je možné vytvoriť pomocou týchto komponentov:

• Bleskový prášok-horí veľmi rýchlo, vytvára výbuchy alebo emisie jasného svetla.
• Strelný prach-horí pomalšie ako prášok, uvoľňuje veľké množstvo plynov.
• Tuhé palivo-produkuje veľa horúcich pár používaných ako zdroje kinetickej energie pre rakety a projektily.
• Pyrotechnické iniciátory-emitujú veľké množstvo tepla, plameňa alebo horúcich iskier používaných na zapálenie iných kompozícií.
• Vyhadzovacie náboje-rýchlo horia — produkujú veľa plynu v krátkom čase, používajú sa na uvoľnenie užitočného zaťaženia z kontajnerov.
• Výbušné nálože-rýchlo horia, v krátkom čase produkujú veľké množstvo plynu, používajú sa na rozdrvenie nádoby a vysypanie jej obsahu.
• Dymové kompozície-horia pomaly, vytvárajú hmlu (obyčajnú alebo farebnú).
• Oneskorovacie kompozície-horí konštantnou tichou rýchlosťou, používa sa na zavedenie oneskorení v požiarnej rezerve.
• Pyrotechnické zdroje tepla-emitujú veľké množstvo tepla a prakticky nerozširujú plyny, pomaly horiace, často podobné termitom.
• Prskavky-produkujú biele alebo farebné iskry.
• Blesky-horia pomaly, vytvárajú veľké množstvo svetla, používajú sa na osvetlenie alebo signalizáciu.
• Farebné kompozície ohňostrojov-produkujú svetlé, biele alebo viacfarebné iskry.

Aplikácia

Niektoré technológie pyrotechnických kompozícií a výrobkov sa používajú v priemysle a letectve na výrobu veľkých objemov plynu (napríklad v airbagy), ako aj v rôznych spojovacích materiáloch av iných podobných situáciách. Používajú sa aj vo vojenskom priemysle, keď sa vyžaduje výroba veľkého množstva hluku, svetla alebo infračerveného žiarenia. Napríklad návnadové rakety, svetlice a omračujúce granáty. Armáda v súčasnosti skúma novú triedu kompozícií reaktívnych materiálov.

Mnoho pyrotechnických kompozícií (najmä tých, ktoré obsahujú hliník a chloristany) je často veľmi citlivých na trenie, otrasy a statickú elektrinu. Už od 0,1 do 10 milijoulov iskry môže spôsobiť určité účinky.

Pušný

Toto je dobre známy čierny prášok. Je to najstaršia známa chemická výbušnina pozostávajúca zo zmesi síry (S), dreveného uhlia (C)a dusičnanu draselného (ľadok, KNO 3). Prvé dve zložky pôsobia ako palivo a tretia je oxidačné činidlo. Vďaka svojim zápalným vlastnostiam a množstvu uvoľneného tepla a plynu sa strelný prach široko používa pri výrobe pohonných hmôt v strelných zbraniach a delostrelectve. Okrem toho sa používa pri výrobe rakiet, ohňostrojov a výbušných zariadení pri vývoji lomov, baníctva a výstavby ciest.

Ukazovateľov

Strelný prach bol vynájdený v Číne v 7. storočí a do konca 13. storočia sa rozšíril po väčšine Eurázie. Prášok, ktorý pôvodne vyvinuli taoisti na liečivé účely, sa používal na boj okolo roku 1000 nášho letopočtu.

Strelný prach je klasifikovaný ako malá výbušnina kvôli svojej relatívne nízkej rýchlosti rozkladu a nízkej brisance.

Výbušná sila

Zapálenie strelného prachu zabaleného za projektilom vytvára dostatočný tlak na spustenie výstrelu z ústia pri vysokej rýchlosti, ale nie je dostatočne silný na to, aby praskol hlaveň pištole. Strelný prach je teda dobrým palivom, ale kvôli nízkej výbušnej sile je menej vhodný na ničenie kameňa alebo opevnení. Prenos dostatočného množstva energie (z horiacej látky na hmotu delovej gule a potom z nej na cieľ pomocou šokovej munície) môže bombardér nakoniec rozdrviť opevnenú obranu nepriateľa.

, Strelný prach bol široko používaný na plnenie škrupín a bol používaný v banských a stavebných projektoch až do druhej polovice XIX storočia, kedy boli testované prvé výbušniny. Prášok sa už nepoužíva v moderných zbraniach a na priemyselné účely kvôli svojej relatívne nízkej účinnosti (v porovnaní s novšími alternatívami, ako je dynamit a dusičnan amónny alebo vykurovací olej). Dnes sa strelné zbrane s použitím strelného prachu obmedzujú hlavne na lov, streľbu na terč.

Pyrotechnický zdroj tepla

Pyrotechnické kompozície sú zariadenie na báze horľavých látok s vhodným zapaľovačom. Ich úlohou je produkovať kontrolované množstvo tepla. Pyrotechnické zdroje sú zvyčajne založené na termitových (alebo spomaľujúcich zloženie) oxidátoroch paliva s nízkou rýchlosťou spaľovania, vysokou tvorbou tepla pri požadovanej teplote a nízkou alebo nulovou tvorbou plynu.Gorenje.

Môžu byť aktivované niekoľkými spôsobmi. Elektrické zápalky a nárazové uzávery sú najčastejšie otázky.

Pyrotechnické zdroje tepla sa často používajú na aktiváciu batérií, kde slúžia na roztavenie elektrolytu. Existujú dva hlavné typy dizajn. Jeden používa poistkový pásik (obsahujúci chróman bárnatý a kovový práškový zirkón v keramickom papieri). Tepelné pyrotechnické granulačné kompozície na iniciáciu gorenje prechádzajú pozdĺž jeho okraja. Pás sa spravidla spúšťa elektrickým zapaľovačom alebo zástrčkou pomocou prúdu.

V druhom prevedení je použitý Stredový otvor v batérii, do ktorého vysokoenergetický elektrický zapaľovač uvoľňuje zmes horľavých plynov a žiaroviek. Konštrukcia s centrálnym otvorom umožňuje výrazne skrátiť čas aktivácie (desiatky milisekúnd). Pre porovnanie si všimneme, že v zariadeniach s okrajovým pásom je tento indikátor stovky milisekúnd.

Zapnutie batérie je možné vykonať aj pomocou nárazového základného náteru podobného brokovnici. Je žiaduce, aby zdroj expozície bol bez plynu. Štandardné zloženie pyrotechnických zmesí zvyčajne pozostáva z prášku železa a chloristanu draselného. V hmotnostných pomeroch sú to 88/12, 86/14 a 84/16. Čím vyššia je hladina chloristanu, tým väčšie je uvoľňovanie tepla (nominálne 200, 259 a 297 kalórií/gram). Veľkosť a hrúbka tabliet chloristanu železa majú malý vplyv na rýchlosť horenia, ovplyvňujú však hustotu, zloženie, veľkosť častíc a môžu sa použiť na nastavenie požadovaného profilu uvoľňovania tepla Gorenje.

Ďalšou použitou kompozíciou je zirkónium s chrómanom bárnatým. Ďalšia zmes obsahuje 46,67% titánu, 23,33% amorfného bóru a asi 30% chrómanu bárnatého. Môžu existovať aj také pomery: 45% volfrámu, 40,5% chrómanu bárnatého, 14,5% chloristanu draselného a 1% vinylalkoholu a acetátového spojiva.

Reakcie s tvorbou intermetalických zložiek pyrotechnických kompozícií, napríklad zirkónia s bórom, sa môžu použiť pri prevádzke bez plynu, nehygroskopickom správaní a nezávislosti od environmentálny tlak je žiaduci.

Zdroj tepla

Môže byť priamou súčasťou pyrotechnického zloženia, napríklad chemické generátory kyslíka používajú takúto zložku s veľkým nadbytkom oxidačného činidla. Teplo vznikajúce pri spaľovaní sa využíva na tepelný rozklad. Relatívne zmesi na spaľovanie za studena sa používajú na výrobu farebného dymu alebo na rozprašovanie aerosólu, napríklad pesticídov alebo CS plynu, ktoré poskytujú teplo sublimácie požadovanej zlúčeniny.Gorenje.

Fázová spomaľovacia zložka kompozície, ktorá tvorí spolu so spaľovacími produktmi zmes s jednou samostatnou fázovou prechodovou teplotou, sa môže použiť na stabilizáciu gorenje.

Materiál

Pyrotechnické kompozície sú zvyčajne homogenizované zmesi malých častíc paliva a oxidačných činidiel. Prvým môžu byť zrná alebo vločky. Spravidla platí, že čím vyššia je plocha častíc, tým vyššia je reakcia a rýchlosť gorenje. Na niektoré účely sa spojivá používajú na premenu prášku na pevný materiál.

Palivo

Typické typy sú založené na kovových alebo metaloidných práškoch. Zloženie môže naznačovať niekoľko rôznych druhov paliva. Niektoré môžu slúžiť aj ako spojivá.

Kov

Bežné palivá zahŕňajú tieto prvky:

• Hliník je najbežnejším palivom v mnohých triedach zmesí, ako aj regulátorom nestability gorenje. Vysokoteplotný plameň s pevnými časticami, ktoré narúšajú vzhľad farbív, reaguje s dusičnanmi (okrem amoniaku) za vzniku oxidov dusíka, amoniaku a tepla (reakcia je pomalá pri izbovej teplote, ale prudká nad 80 ° C, môže sa samovznietiť).
• Magnalium je zliatina hliníka a horčíka, stabilnejšia a lacnejšia ako samostatný kov. Je menej reaktívny ako horčík, ale ľahšie sa zapáli ako hliník.
• Železo-vytvára zlaté iskry, často používaný prvok.
• Oceľ je zliatina železa a uhlíka, ktorá vytvára rozvetvené žltooranžové iskry.
• Zirkónium-produkuje horúce častice užitočné na zapálenie zmesí, napríklad štandardný iniciátor NASA, ako aj na potlačenie nestability gorenje.
• Titán-vyrába horúcu pyrotechniku a zlúčeniny, zvyšuje citlivosť na otrasy a trenie. Niekedy sa používa zliatina Ti4Al6V, ktorá dáva mierne jasnejšie biele iskry. Spolu s chloristanom draselným sa používa v niektorých pyrotechnických zapaľovačoch. Hrubý prášok vytvára krásne rozvetvené modro-biele iskry.
• Ferrotitan je zliatina železa a titánu, ktorá vytvára jasné iskry používané v pyrotechnických hviezdach, raketách, kométach a fontánach.
• Ferosilikón je látka železo-kremík používaná v niektorých zmesiach, ktorá niekedy nahrádza silicid vápenatý.
• Mangán — používa sa na reguláciu rýchlosti spaľovania, napríklad v kompozíciách s oneskorením.Gorenje.
• Zinok sa používa v niektorých dymových kompozíciách spolu so sírou, ktorá sa používa ako Amatérske palivo pre rakety, ako aj v pyrotechnických hviezdach. Citlivé na vlhkosť. Môže sa samovznietiť. Zriedka sa používa ako hlavné palivo (s výnimkou dymových kompozícií), môže sa použiť ako ďalšia zložka.
• Meď-používa sa ako modré farbivo s inými druhmi.
• Mosadz je zliatina zinku a medi používaná v niektorých receptúrach pre ohňostroje.
• Volfrám-používa sa na kontrolu a spomalenie rýchlosti horenia kompozícií gorenje.

Stojí za zmienku, že je nebezpečné vyrábať pyrotechnické kompozície vlastnými rukami.