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:
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.
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.
Взрывчатые вещества и пороха / М.А.Будников, А.А.Левкович, И.В.Быстров и др. – М.: Оборонгиз, 1955. – 363 с.
Пиротехнические средства ближнего действия: Руководство службы. – М.: Воениздат. 1983.
30-мм реактивные сигнальные патроны: Руководство службы. – М.: Воениздат. 1955.
81-мм дымовая граната 3Д6: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М.: Воениздат. 1980.
Имитационные средства СВ: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М.: Воениздат. 1981.
1. Классификация пиротехнических состав и назначение компонентов
Пиротехническими составами называют 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.