Основы пиротехники (стр. 60 )

При отработке пиротехнических воспламенителей проводят многочисленные испытания; определяют их рабочие характеристики при различных условиях2.

Отправными моментами при этом являются:

1) заданный габарит;

2) способ крепления в ракетном двигателе;

3) минимально необходимая температура факела пламени;

4) общее время действия и время до достижения максимального давления;

5) характеристика продуктов сгорания (максимально допустимое количество твердых веществ, степень дисперсности частиц и др.);

6) условия работы (вибрация, перегрузки, давление окружающей среды, максимальная и минимальная рабочие температуры и др.).

§ 3. ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЕ СОСТАВЫ

Получение небольших количеств газа следует отнести к чисто пиротехническим операциям. Газогенераторные пиротехнические изделия (патроны) применяют во многих случаях: для наддува топливных баков, перемещения движущихся частей различных устройств; катапультирования пилота, размыкания и замыкания цепей электрического тока; приведения 'в действие клапанов, пуска небольших газовых турбин.

Амер. патент 2.988.876,11961. 2 Miss a Rockets, 'IBTO, 6, No 13(0; то же, .1959, 5, No 41.

Газогенераторные составы должны иметь низкую температуру и малую скорость горения. Хотя в принципе газогенерирующее действие могут оказывать и нитроцеллюлозные пороха, но существуют и созданные специально для этой цели пиротехнические составы. В качестве основных компонентов в них часто используют высокоазотистые «полувзрывчатые» вещества, не дающие твердого остатка при своем сгорании. В качестве таких веществ в литературе указываются нитрат аммония, нитрат гуанидина и нитрогуанидин. Некоторые свойства этих веществ приведены ниже (табл. 20Л).

Таблица 20.1

Свойства	Аммония нитрат NH4NO,	Гуанидиннитрат CNH(NH2)2*HNO,	Нитрогуанидин CNH(NH2)2NH*N02
Азот, %......	35 80 1,7 169 87,3 29,3 980 кал—4,186 кДж.	46 122 1.4 91.2 83.7 920	54 104 1.72 230 21.9 94.7 860
Молекулярный вес. . Плотность, г/см3 . . Температура плавле-
Теплота образования, ккал/моль. : . . .
Теплота разложения,
Объем газов при разложении, л/кг. . . Примечание. I к

В табл. 20.2 приводятся заимствованные из книги [117] рецепты составов с указанными выше веществами.

Однако в работе [78] сообщается, что ни бездымные коллоидные пороха, ни смесевые пороха на основе NH4NОз не удовлетво -

Таблица 20.2

Высокоазотные газогенераторные составы по данным [117] в процентах

№ состава	NHiNO,	Нитрогуанидин	Бихромат аммония	Прочие вещества
1	78		6	KN03—9
				(NH4)2C2O4-7
2	72	—	8	NaN03—16
				NH4C1—4
3	68	14	9	Дициандиамид—9
4	—	(94)	—	CU20—5,5
				V2O5—O.5
5	—	80	—	К2KrO4—20
Примечание. В скобках дан нитрат гуанидина.

ряют полностью требованиям, предъявляемым к газогенераторным составам. В частности указывается, что смеси, содержащие NH4N03, гигроскопичны и трудно аоспл вменяются.

В начале 60-х годов в США были разработаны газогенераторные составы на основе. перхлората аммония. По сообщению [78], кроме NH4C104, они содержали дигидроксил-глиоксим C2H4O4N2, полиэфирные смолы и. катализаторы полимеризации. Смесь, содержащая 74% NH4C104, 26% органических веществ, имела плотность 1,63 г/см3, температуру горения 1230° С, .при 70 кгс/см2 горела со скоростью 2,7 мм/с, удельный импульс ее ~200 с. Дигидроксилглиоксим (С (ОН) =N—О—Н)2 — монотопливо с низкой температурой горения. Теплота его образования 136 ккал/моль (570 кДж/моль); он мало растворим в воде и не гигроскопичен. Продукты его разложения

C2H404N2—>2H2O + 2СО + N2

имеют малый молекулярный вес. Описание различных газогенераторных патронов можно найти в работах [23, 14].

§ 4. ПРОЧИЕ ВИДЫ СОСТАВОВ

Известны также пиротехнические составы, использующиеся для различных специальных целей. Иногда они по своим рецептам довольно близки к зажигательным, осветительным или к другим уже описанным видам составов; в других же случаях специальное их назначение определяет и необходимость создания нового рецепта.

Чаще других для специальных целей применяют имитационные и свистящие составы.

Имитационными составами снаряжают различные учебные пиротехнические изделия. При действии последних должен создаваться внешний эффект, сходный с эффектом настоящих боевых изделий. Имитационные изделия не обладают поражающим действием: это достигается изготовлением их оболочки из картона или других подобных материалов.

Некоторые имитационные изделия должны давать при своем действии сильный звук, сходный со звуком разрыва фугасного снаряда или другого объекта; желательно, чтобы действие имитационных изделий сопровождалось образованием дыма, сходного по цвету с дымом, образующимся при взрыве ВВ.

Для получения звукового эффекта имитационные изделия снаряжают зерненым порохом или смесью перхлората калия с алюминиевой пудрой. В частности, для этой цели может быть использован состав из 70% КС104 и 30% А1. Такой состав в неуплотненном виде при воздействии на него обычного теплового импульса сгорает почти мгновенно с сильным звуковым эффектом и световой вспышкой, образуя при этом белый дым.

Имитационные составы, выделяющие при своем сгорании серый или черный дым, содержат богатые углеродом органические соединения (нафталин, антрацен и т. п.).

Известны также имитационные изделия, выделяющие при своем действии цветной дым; они применяются при маневрах для условного обозначения химических или зажигательных снарядов или бомб, взрыва минных полей и т. п. Для снаряжения этих изделий употребляют обычные составы цветных дымов, для замедления горения иногда добавляют в состав некоторое количество древесных опилок.

Свистящие составы. Такой эффект можно получить от состава, содержащего 75% хлората калия и 25% галловой кислоты С6Н2(ОН)з*СООН. Звуковой эффект объясняется большой скоростью горения состава. Свист при горении дают также омеси [117] хлоратов калия или бария с фенольными производными;

кроме галловой кислоты, для этих же целей используются резорцин, флоротлюцин, а также пикриновая кислота. Однако смеси, содержащие пикриновую кислоту или, в особенности, пикрат калия (например, смесь из 60% пикрата калия С6Н3N3О7К и 40% КNОз), слишком опасны в обращении.

Известно, что частота звуковых колебаний, получаемая при горении этих составов, тем меньше, чем больше длина трубки (картонной), в которую запрессован состав. Вместе с тем частота колебаний тем больше, чем больше скорость горения состава.

ГЛАВА XXI

ПРИМЕНЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Использование пиросоставов в промышленности, сельском хозяйстве, в космосе, в научно-исследовательских работах, при киносъемках, а также при пуске салютов и фейерверков становится с каждым годом все более значительным и более разнообразным.

Пиротехнические составы, используемые для мирных целей, можно разделить на две категории: 1) составы, назначением которых является получение в качестве продуктов горения твердых или газообразных (простых или сложных) химических веществ;

2) составы, а которых используется выделяющаяся при их горении энергия — тепловая, световая или механическая.

§ 1. СОСТАВЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИКАТОВ

Термитные составы находят в настоящее время большое и разнообразное применение. Их используют для получения целого ряда безуглеродистых металлов, в том числе Ti, V, С г, Мn, Со, Ni, Zr, Mo, W и др. Еще большее значение имеет способ получения металлотермическим методом ферросплавов [66, 76].

В том случае, когда получение металла при помощи алюми-нотермической реакции затруднительно, используются следующие варианты для ее осуществления:

1. Добавляют более активные окислители к низшему окислу, например, хроматы к окиси хрома.

2. Добавляют сильные окислители, увеличивающие тепловой эффект реакции и облегчающие протекание процесса, например BaO2, PbO2, КСl3 и др.

3. Добавляют к алюминию другие сильные восстановители, например Са, Mg, CaSi2 и др.

4. Процесс проводится при предварительном подогреве (в печи). Этот вариант рекомендуется для получения титана и циркония при восстановлении их из оксидов при помощи магния

Ниобий и тантал могут быть получены восстановлением их сульфидов порошком алюминия. Разделение продуктов реакции достигается испарением Аl2S3 при температуре, большей, чем 1550° С. В результате процессов горения могут быть получены также бориды, карбиды и нитриды тяжелых тугоплавких металлов (Zr, Mb, Та и др.). Это может быть осуществлено при непосредственном взаимодействии металлов с бором, углеродом или жидким азотом, протекающем в форме горения.

Газообразные вещества. Газообразный кислород, имеющий достаточную чистоту и используемый при дыхании, например, в подводных лодках или в авиации, может быть получен при горении пиротехнических составов. Приспособления, служащие для получения кислорода, называются хлоратными свечами; основным компонентом в них является хлорат натрия (или хлорат калия).

Так как при разложении NaClO3 выделяется мало тепла: