Ведение в пиротехнику (Ю.О. Ладягин) / 20 / pir-20
.htmОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Из-за недостатка места в данной книге теория светоизлучения, описание светотехнических характеристик кроме основных рассмотрены не будут, так как основной целью книги является подача практического материала. Основные требования, предъявляемые к осветительным составам:
1. Излучение осветительных составов должно быть близким по спектру к солнечному излучению, к которому приспособлен человеческий глаз.
2. Линейная скорость горения спрессованных осветительных составов должна составлять 1…2мм/сек для крупных изделий (бомбы и снаряды), 5…10мм/сек для осветительной звездки пистолетных патронов и винтовочных гранат.
3. При сгорании весовой единицы осветительного состава должно выделяться максимальное количество световой энергии.
Для получения наибольших значений светового КПД следует путем подбора соответствующего рецепта состава и конструкции изделия стремиться к тому, чтобы образующееся при горении состава пламя имело максимальную температуру, содержало в себе достаточное количество твердых и жидких частиц, хорошо излучающих свет в накаленном состоянии, имело наибольшую поверхность излучения. Практикой доказано, что достаточно большое количество световой энергии получается только при сгорании составов, выделяющих не менее 1,5ккал/г, а это возможно только при применении высококалорийных металлических горючих, развивающих высокую температуру горения не менее 2000°С. Наличие твердых и жидких частиц в пламени при температуре выше 2000°С обеспечивают окислы и другие соединения металлов, применяемых в качестве горючего. В то же время при разложении окислителей, используемых с металлическими горючими, выделяется достаточное количество газов (обычно азота) или сравнительно легко кипящих солей (обычно КCl), которые распыляя раскаленные твердые и жидкие частицы создают достаточный объем и соответственную поверхность пламени.
При выборе горючего следует принимать во внимание, что основная или, во всяком случае, значительная часть продуктов горения осветительного состава должна плавиться при весьма высокой температуре и не испаряться при температуре горения, чтобы в пламени находилось значительное количество твердых и жидких частиц, поскольку накаленные пары и газы сами по себе излучают сравнительно малое количество световой энергии. Водород, углерод, фосфор и сера не удовлетворяют этому требованию и не могут быть применены в качестве основных горючих осветительных составов. Все источники света, основанные на использовании реакции горения органических веществ, имеют очень малую световую отдачу (не более 1лм/вт). Углерод при сгорании в атмосфере кислорода дает всего 1,9лм/вт. Данные о количествах тепла и светоотдаче некоторых составов приведены в таблице 28.
Тепловой эффект и светоотдача некоторых составов с окислителем нитратом бария.
№
Рецепт состава [%]
Тепловой эффект [ккал/г]
Светоотдача при сжигании элемента в кислороде [лм/вт]
горючее
Нитрат бария
1
Алюминий
26
74
1,57
26
2
Бериллий
15
85
1,94
нет данных
3
Ванадий
28
72
0,94
нет
4
Бор
12
88
1,37
нет
5
Кальции
43
57
1,44
нет
6
Магний
32
68
1,65
28
7
Кремний
21
79
1,28
нет
8
Титан
31
69
1,18
25
9
Цирконий
46
54
1,12
нет
Как видно из таблицы, наибольшее количество тепла получается при сгорании двойных смесей нитрата бария с магнием и алюминием. Окислы этих металлов, обладают также хорошей излучательной способностью. Световая отдача титана несколько меньше чем у магния и алюминия.
Из окислителей в осветительных составах чаще всего применяют нитрат бария, большим преимуществом которого перед другими нитратами является его не гигроскопичность, и нитрат натрия — соль гигроскопичную, но дающую интенсивное излучение желтого цвета. Нитрат калия в осветительных составах не применяется из-за невысоких световых показателей
Световые показатели составов на бариевых и стронциевых солях-окислителях близки друг к другу и признаются достаточно высокими. Соли бария придают пламени слегка зеленоватый оттенок, соли стронция сообщают пламени бледно-розовую окраску. Однако, нитрат стронция более гигроскопичен, чем нитрат бария. Хлораты в осветительных составах не применяются хотя и обеспечивают высокие световые характеристики, являются при этом слишком чувствительными к механическим воздействиям. Высокие характеристики могли бы обеспечивать перхлораты бария и натрия, однако оба вещества являются сильно гигроскопичными и практически не применяются.
Окислитель и горючее в осветительных составах берут или в стехиометрическом соотношении или же дают некоторый избыток горючего с таким расчетом, чтобы оно могло сгореть за счет кислорода воздуха. Содержание магния или сплава АМ в двойных смесях для осветительных составов может достигать 50…60%. Световые характеристики некоторых двойных смесей приведены в таблице 29 (сжигание производилось в картонных оболочках диаметром 24мм).
Световые показатели двойных смесей с различными окислителями (d звездок 24 мм)
№
Состав двойной смеси [%]
Плотность смеси [г/см1]
Коэффициент уплотнения
Линейная скорость горения [мм/сек]
Удельная светосумма [св-с/г]
1
Ba(NO3)2
60
1,94
0,80
8,0
13000
Mg
40
2
NaNO3
60
1,71
0,85
11,0
15200
Mg
40
3
kno3
60
1,69
0,87
8,7
10600
Mg
40
4
NH4NO3
60
1,72
0,99
1,8
5600
Mg
40
5
Ba(NO3)2
60
2,70
0,90
4,9
15600
Al
40
6
NaNO3
60
2,17
0,89
2,6
15300
Al
40
7
KNO3
60
2,18
0,94
0,8
1300
Al
40
8
NH4NO3
60
2,02
1,00
1,6
800
Al
40
9
NaNO3
50
1.7