Պիրոտեխնիկական կազմը՝ դասակարգում, բաղադրիչներ, կիրառություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Պիրոտեխնիկական բաղադրությունը նյութ կամ բաղադրիչների խառնուրդ է, որը նախատեսված է ջերմության, լույսի, ձայնի, գազի, ծխի կամ դրանց համակցության տեսքով էֆեկտ առաջացնելու համար՝ ինքնապահպանվող էկզոտերմիկ քիմիական ռեակցիաների հետևանքով։ տեղի է ունենում առանց պայթյունի. Նման գործընթացը կախված չէ արտաքին աղբյուրների թթվածնից։

Պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաների դասակարգում

Դրանք կարելի է բաժանել ըստ գործողության.

• Կրակոտ.
• Ծուխ.
• Դինամիկ.

Առաջին երկու խմբերը կարելի է բաժանել ավելի փոքր տեսակների:

Կրակոտ. լուսավորող, գիշերային ազդանշան, հետագծող և որոշ հրկիզող:

Ծխի խումբը ներառում է կոմպոզիցիաներ ցերեկային ազդանշանների և դիմակավորման համար (մառախուղ):

Պիրոտեխնիկայի հիմնական տեսակները

Վերոնշյալ էֆեկտը (լույս, ձայն և այլն) կարելի է ստեղծել հետևյալ բաղադրիչների միջոցով.

• Փոշի բռնկում - շատ արագ այրվում է, առաջացնում է պայթյուններ կամ լույսի պայծառ պոռթկում:
• Վառոդ - այրվում է ավելի դանդաղ, քան փոշին, արտանետում է մեծ քանակությամբ գազեր:
• Պինդ շարժիչ - արտադրում է շատ տաք գոլորշիներ, որոնք օգտագործվում են որպես հրթիռների և արկերի կինետիկ էներգիայի աղբյուր:
• Պիրոտեխնիկական նախաձեռնիչներ. արտադրում են մեծ քանակությամբ ջերմություն, բոց կամ տաք կայծեր, որոնք օգտագործվում են այլ կոմպոզիցիաներ բռնկելու համար:
• Ejection Charges - արագ այրվում է, կարճ ժամանակում արտադրում է շատ գազ, օգտագործվում է բեռնարկղերից բեռնաթափման համար:
• Պայթուցիկ լիցքեր - արագ այրվում է, կարճ ժամանակում մեծ քանակությամբ գազ է արտադրվում, օգտագործվում է տարան ջախջախելու և դրա պարունակությունը թափելու համար։
• Ծխի կոմպոզիցիաներ - դանդաղ այրվում է, առաջանում է մառախուղ (պարզ կամ գունավոր):
• Հապաղեցված գնացքներ. բոցավառվում է մշտական անաղմուկ արագությամբ, որն օգտագործվում է հրդեհային արգելոցում ուշացումներ մտցնելու համար:
• Պիրոտեխնիկական ջերմության աղբյուրներ - արտանետում են մեծ քանակությամբ ջերմություն և գործնականում չեն տարածում գազեր, դանդաղ այրվող, հաճախ թերմիտային:
• Կայծակներ - արտադրում են սպիտակ կամ գունավոր կայծեր:
• Թարթումներ - դանդաղ այրվում է, ստեղծում է մեծ քանակությամբ լույս, որն օգտագործվում է լուսավորության կամ ազդանշանի համար:
• Գունավոր հրավառության կոմպոզիցիաներ. արտադրում են թեթև, սպիտակ կամ բազմագույն կայծեր:

Դիմում

Պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաների և արտադրանքի որոշ տեխնոլոգիաներ օգտագործվում են արդյունաբերության և ավիացիայի մեջ՝ մեծ ծավալներով գազ արտադրելու համար (օրինակ՝ անվտանգության բարձիկներում), ինչպես նաև տարբերամրացումներ և այլ նմանատիպ իրավիճակներում: Դրանք օգտագործվում են նաև ռազմական արդյունաբերության մեջ, երբ պահանջվում է մեծ քանակությամբ աղմուկ, լույս կամ ինֆրակարմիր ճառագայթում: Օրինակ՝ խաբեբա հրթիռներ, բռնկումներ և ցնցող նռնակներ։ Ներկայումս բանակի կողմից հետազոտվում է ռեակտիվ նյութերի նոր դասի բաղադրությունը:

Շատ պիրոտեխնիկական միացություններ (հատկապես նրանք, որոնք ներառում են ալյումին և պերքլորատներ) հաճախ շատ զգայուն են շփման, ցնցումների և ստատիկ էլեկտրականության նկատմամբ: Նույնիսկ 0,1-ից 10 միլիջուլ կայծը կարող է որոշակի հետևանքներ առաջացնել:

Վառոդ

Սա հայտնի սև փոշին է։ Այն ամենավաղ հայտնի քիմիական պայթուցիկն է, որը բաղկացած է ծծմբի (S), փայտածուխի (C) և կալիումի նիտրատի խառնուրդից (սելիտրա, KNO 3): Առաջին երկու բաղադրիչները գործում են որպես վառելիք, իսկ երրորդը օքսիդիչ է: Իր հրկիզիչ հատկությունների և արտադրվող ջերմության ու գազի քանակի պատճառով վառոդը լայնորեն օգտագործվում է հրազենի և հրետանու մեջ վառոդային լիցքերի արտադրության մեջ։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է հրթիռների, հրավառության և պայթուցիկ սարքերի արտադրության մեջ՝ քարհանքի, հանքարդյունաբերության և ճանապարհաշինության մեջ։

Ցուցանիշներ

Վառոդը հայտնագործվել է Չինաստանում 7-րդ դարում և 13-րդ դարի վերջին տարածվել է Եվրասիայի մեծ մասում: Ի սկզբանե մշակվել է տաոիստների կողմից բժշկական նպատակներով, փոշին օգտագործվել է մեր թվարկության 1000 թվականին պատերազմի համար:

Վառոդը դասակարգվում էորպես փոքր պայթուցիկ՝ իր համեմատաբար դանդաղ տարրալուծման արագության և ցածր այրման պատճառով:

Պայթուցիկ ուժ

Արկի հետևում լցված վառոդի բռնկումը բավականաչափ ճնշում է ստեղծում, որպեսզի դնչափը բարձր արագությամբ կրակի, բայց ոչ այնքան հզոր, որ պայթի ատրճանակի փողը: Այսպիսով, վառոդը լավ վառելիք է, բայց քիչ հարմար է քար կամ ամրություններ ոչնչացնելու համար՝ պայթուցիկության ցածր հզորության պատճառով։ Բավականաչափ էներգիա փոխանցելով (այրվող նյութից թնդանոթի զանգվածին, այնուհետև նրանից թիրախ՝ հարվածային զինամթերքի միջոցով), ռմբակոծիչը կարող է ի վերջո ճնշել հակառակորդի ամրացված պաշտպանությունը։

Վառոդը լայնորեն օգտագործվում էր պատյանները լցնելու համար և օգտագործվում էր հանքարդյունաբերության և ինժեներական նախագծերում մինչև 19-րդ դարի երկրորդ կեսը, երբ փորձարկվեցին առաջին պայթուցիկները: Փոշին այլևս չի օգտագործվում ժամանակակից զենքերում և արդյունաբերական կիրառություններում՝ իր համեմատաբար ցածր արդյունավետության պատճառով (համեմատած ավելի նոր այլընտրանքների հետ, ինչպիսիք են դինամիտը և ամոնիումի նիտրատը կամ մազութը): Այսօր վառոդային հրազենը հիմնականում սահմանափակվում է որսորդությամբ, թիրախային կրակոցներով։

Պիրոտեխնիկական ջերմության աղբյուր

Պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաները այրվող նյութերի վրա հիմնված սարք են՝ համապատասխան բռնկիչով։ Նրանց դերը վերահսկվող քանակությամբ ջերմություն արտադրելն է: Պիրոտեխնիկական աղբյուրները սովորաբար հիմնված են թերմիտային (կամ բաղադրությունը հետաձգող) վառելիքի օքսիդիչների վրա՝ այրման ցածր արագությամբ,բարձր ջերմային հզորություն ցանկալի ջերմաստիճանում և քիչ կամ ընդհանրապես գազի ձևավորում:

Դրանք կարող են ակտիվացվել մի քանի եղանակով: Էլեկտրական լուցկիները և հարվածային գլխարկները ամենատարածվածն են:

Պիրոտեխնիկական ջերմության աղբյուրները հաճախ օգտագործվում են մարտկոցների ակտիվացման համար, որտեղ դրանք ծառայում են էլեկտրոլիտի հալեցմանը: Դիզայնի երկու հիմնական տեսակ կա. Մեկը օգտագործում է ապահովիչ ժապավեն (պարունակում է բարիումի քրոմատ և փոշիացված մետաղ ցիրկոնիում կերամիկական թղթի մեջ): Ջերմային պիրոտեխնիկական հատիկավոր կոմպոզիցիաները անցնում են դրա եզրին այրումը սկսելու համար: Ժապավենը սովորաբար սկսվում է էլեկտրական բռնկիչով կամ վարդակից՝ օգտագործելով հոսանք:

Երկրորդ դիզայնը օգտագործում է կենտրոնական անցք մարտկոցի փաթեթում, որի մեջ բարձր էներգիայի էլեկտրական բռնկիչը արձակում է այրվող գազերի և շիկացած լամպերի խառնուրդ: Կենտրոնական անցք ունեցող դիզայնը կարող է զգալիորեն նվազեցնել ակտիվացման ժամանակը (տասնյակ միլիվայրկյաններ): Համեմատության համար մենք նշում ենք, որ եզրային ժապավեն ունեցող սարքերում այս ցուցանիշը հարյուրավոր միլիվայրկյան է:

Մարտկոցի միացումը կարող է իրականացվել նաև որսորդական հրացանի նման հարվածային այբբենարանով: Ցանկալի է, որ ազդեցության աղբյուրը լինի առանց գազի։ Որպես կանոն, պիրոտեխնիկական խառնուրդների ստանդարտ բաղադրությունը բաղկացած է երկաթի փոշիից և կալիումի պերքլորատից: Քաշի հարաբերակցությամբ դրանք 88/12, 86/14 և 84/16 են: Որքան բարձր է պերքլորատի մակարդակը, այնքան մեծ է ջերմության արտանետումը (անվանապես 200, 259 և 297 կալորիա/գրամ): Երկաթի-պերքլորատային հաբերի չափը և հաստությունը քիչ ազդեցություն են ունենում այրման արագության վրա, բայց դրանք ազդում ենազդեցություն խտության, կազմի, մասնիկների չափի վրա և կարող է օգտագործվել ջերմության արձակման ցանկալի պրոֆիլը կարգավորելու համար:

Օգտագործված մեկ այլ բաղադրություն է ցիրկոնիումը բարիումի քրոմատով: Մեկ այլ խառնուրդ պարունակում է 46,67% տիտան, 23,33% ամորֆ բոր և մոտ 30% բարիումի քրոմատ։ Հասանելի են նաև 45% վոլֆրամ, 40,5% բարիումի քրոմատ, 14,5% կալիումի պերքլորատ և 1% վինիլային սպիրտ և կապող ացետատ։

Պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաների միջմետաղական բաղադրիչների ձևավորման ռեակցիաները, ինչպիսիք են ցիրկոնիումը բորի հետ, կարող են օգտագործվել առանց գազի շահագործման, ոչ հիգրոսկոպիկ վարքի և շրջակա միջավայրի ճնշումից անկախ լինելու դեպքում:

Ջերմության աղբյուր

Այն կարող է ուղղակիորեն լինել պիրոտեխնիկական բաղադրության մեջ, օրինակ՝ քիմիական թթվածնային գեներատորներում նման բաղադրիչն օգտագործվում է օքսիդիչի մեծ ավելցուկով։ Այրման ժամանակ արձակված ջերմությունն օգտագործվում է ջերմային տարրալուծման համար։ Ինչ վերաբերում է սառը այրմանը, ապա կոմպոզիցիաներն օգտագործվում են գունավոր ծուխ առաջացնելու կամ աերոզոլներ ցողելու համար, ինչպիսիք են թունաքիմիկատները կամ CS գազը՝ ապահովելով ցանկալի միացության սուբլիմացիայի ջերմությունը:

Կոմպոզիցիայի փուլային հետաձգման բաղադրիչը, որը այրման արտադրանքի հետ միասին կազմում է խառնուրդ մեկ հստակ փուլային անցումային ջերմաստիճանով, կարող է օգտագործվել բոցի բարձրությունը կայունացնելու համար:

Նյութեր

Պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաները սովորաբար միատարրացված փոքր խառնուրդներ ենվառելիքի մասնիկներ և օքսիդիչներ. Առաջինը կարող է լինել հատիկներ կամ փաթիլներ: Ընդհանուր առմամբ, որքան մեծ է մասնիկների մակերեսը, այնքան բարձր է ռեակցիայի և այրման արագությունը: Որոշ նպատակներով կապակցիչներ օգտագործվում են փոշին պինդ նյութի վերածելու համար։

Վառելիք

Տիպիկ տեսակները հիմնված են մետաղական կամ մետալոիդ փոշիների վրա: Կազմը կարող է ցույց տալ վառելիքի մի քանի տարբեր տեսակներ: Ոմանք կարող են նաև ծառայել որպես կապող:

Մետաղներ

Ընդհանուր վառելիքները ներառում են՝

• Ալյումինը խառնուրդների շատ դասերի մեջ ամենատարածված վառելիքն է, ինչպես նաև այրման անկայունության կարգավորիչ: Բարձր ջերմաստիճանի բոցը պինդ մասնիկներով, որոնք խանգարում են ներկերի տեսքին, փոխազդում է նիտրատների հետ (բացառությամբ ամոնիումի)՝ առաջացնելով ազոտի, ամոնիակի և ջերմության օքսիդներ (արձագանքը դանդաղ է սենյակային ջերմաստիճանում, բայց 80 ° C-ից բարձր, կարող է ինքնաբռնկվել).
• Magnalium-ը ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածք է, որն ավելի կայուն է և էժան, քան մեկ մետաղը: Ավելի քիչ ռեակտիվ, քան մագնեզիումը, բայց ավելի դյուրավառ, քան ալյումինը:
• Երկաթ - առաջացնում է ոսկեգույն կայծեր, որոնք սովորաբար օգտագործվում են:
• Պողպատը երկաթի և ածխածնի համաձուլվածք է, որն առաջացնում է ճյուղավորված դեղնանարնջագույն կայծեր:
• Ցիրկոնիում - արտադրում է տաք մասնիկներ, որոնք օգտակար են դյուրավառ խառնուրդների համար, ինչպիսիք են NASA-ի ստանդարտ նախաձեռնողը, և ճնշելու այրման անկայունությունը:
• Titanium - արտադրում է տաք պիրոտեխնիկա և միացություններ, ավելացնումցնցումների և շփման նկատմամբ զգայունություն. Երբեմն օգտագործվում է Ti4Al6V համաձուլվածք, որն առաջացնում է մի փոքր ավելի վառ սպիտակ կայծեր: Կալիումի պերքլորատի հետ միասին այն օգտագործվում է որոշ պիրոտեխնիկական բռնկիչներում։ Կոպիտ փոշին արտադրում է գեղեցիկ ճյուղավորվող կապույտ-սպիտակ կայծեր:
• Ferrotitanium-ը երկաթ-տիտան համաձուլվածք է, որը ստեղծում է վառ կայծեր, որոնք օգտագործվում են պիրոտեխնիկական աստղերի, հրթիռների, գիսաստղերի և շատրվանների մեջ:
• Ferrosilicon-ը երկաթ-սիլիկոնային նյութ է, որն օգտագործվում է որոշ խառնուրդներում՝ երբեմն փոխարինելով կալցիումի սիլիցիդին:
• Մանգան - օգտագործվում է այրման արագությունը վերահսկելու համար, օրինակ, ուշացումով կոմպոզիցիաներում:
• Ցինկ - օգտագործվում է ծխի որոշ կոմպոզիցիաներում ծծմբի հետ միասին, որն օգտագործվում է որպես հրթիռների սիրողական վառելիք, ինչպես նաև պիրոտեխնիկական աստղերում: Զգայուն է խոնավության նկատմամբ։ Կարող է ինքնաբուխ բռնկվել: Հազվադեպ օգտագործվում է որպես հիմնական վառելիք (բացառությամբ ծխի կոմպոզիցիաների), այն կարող է օգտագործվել որպես լրացուցիչ բաղադրիչ:
• Պղինձ - օգտագործվում է որպես կապույտ ներկ այլ տեսակների հետ:
• Արույրը ցինկի և պղնձի համաձուլվածք է, որն օգտագործվում է հրավառության որոշ բանաձևերում:
• Վոլֆրամ - օգտագործվում է կոմպոզիցիաների այրման արագությունը վերահսկելու և դանդաղեցնելու համար:

Հարկ է նշել, որ վտանգավոր է սեփական ձեռքերով պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաներ պատրաստելը։