Технологические свойства пиросоставов - Усреднение пиросоставов

Технологические свойства пиротехнических составов

Наиболее важными технологическими свойствами ПС являются насыпная плотность, сыпучесть, угол естественного откоса, угол внешнего трения, коэффициенты внутреннего и внешнего трения, формуемость, прессуемость и слеживаемость. Насыпная плотность (ун) представляет собой отношение массы ПС к его объему в свободно насыпанном (без уплотнения) состоянии; она определяется на приборе, состоящем из мерного цилиндра объемом 100 см3 и внутренним диаметром 45±0,5 мм. Для большинства ПС ун составляет 0,4-0,6 от предельной плотности. Насыпная плотность необходима для расчета технологического оборудования и оснастки (смесителей, дозаторов, бункеров, пресс-инструмента и др.). Под сыпучестью понимают способность ПС вытекать из калиброванных отверстий с определенной скоростью.

По стандарту определение сыпучести производят на приборе, укомплектованном съемными воронками конусной формы (угол конусности 60°) с диаметром выходного отверстия 4, 6, 8, 10, 14 и 18 мм. Мерой сыпучести является минимальный диаметр выходного отверстия dmjn, через которое ПС устойчиво вытекает с постоянной скоростью. Массовая (VM) и линейная (Ул) скорости истечения определяются по формулам: VM=m/T , кг/с; Vn=4m/7cd2T ун. , м/с, где m - масса ПС, кг; d - диаметр выходного отверстия, м; ун - насыпная плотность ПС, кг/м3; т - время истечения, с. Сравнение сыпучести ПС обычно проводят при диаметре отверстия 10 мм. Угол естественного откоса а характеризует подвижность сыпучих ПС, оценивается величиной угла между образующей поверхностью свободно засыпанного порошка и горизонтальной плоскостью; определяется на приборе, состоящем из бункера и основания с дисками и указателем.

Различают угол естественного откоса ПС в покое ссп и движении адв, причем адв=0,7ап. Значения а используются для расчета технологического оборудования (бункеров, дозаторов, ленточных транспортеров). Угол внешнего трения авн представляет собой минимальный угол наклона плоскости, при котором частицы материала свободно скатываются с поверхности под действием сил гравитации, он используется для расчета угла наклона стенок бункеров и другого оборудования. Коэффициент внутреннего трения (Квтр) является тангенсом угла внутреннего трения KB Tp=tgaB.Tp, а коэффициент внешнего трения (Квн.тр) - тангенсом угла внешнего трения KBH Tp=tgaBH Tp- Формуемость (Ф.) - характеристика, учитывающая способность ПС сохранять форму после уплотнения. Ф. качественно определяется по внешнему виду пироэлемента: наличию трещин, состоянию поверхности и кромок и т.д. Прессуемость количественно оценивается по давлению уплотнения, которое необходимо для получения пироэлемента с заданной плотностью, или по степени уплотнения состава при заданном давлении прессования. Для такой оценки используются диаграммы, показывающие изменение плотности сформованных пироэлементов от давления уплотнения. Слеживаемость (С.) характеризует склонность ПС к агрегации при хранении и транспортировании, определяется на приборе, состоящем из цилиндра, в который помещается свежеприготовленный ПС в герметичном полиэтиленовом пакете, и пуансона с грузом общей массой 2 кг.

Топливо пиротехническое

Гетерогенная смесь, включающая металлическое горючее, неорганический окислитель и органическое горюче-связующее. По своим свойствам и компонентам оно близко к традиционным пиротехническим составам. По назначению Т.п. подразделяют на топлива для двигателей воздушно-прямоточных реактивных, ракетно-прямоточных, гидрореактивных и комбинированных. Все Т.п. содержат металлическое горючее (Mg, Al, сплав АМ и др.) и небольшое количество окислителя (соли неорганических кислот). Горение Т.п. в камере сгорания происходит при повышенном давлении. При истечении продуктов сгорания Т.п. из сопла газогенератора происходит их расширение, ускорение, смешение с набегающим потоком забортной среды (воздухом, водой) и догорание с выделением тепла и рабочего тела.

Топливо для комбинированных ракетных двигателей

Формируется в зависимости от схемы организации процесса горения и включает составы твердых блоков газогенератора и тяговой камеры.

1 - воспламенительное устройство; 2 - блок газогенератора; 3 - регулятор; 4 - блок тяговой камеры

Состав твердого блока газогенератора должен обладать способностью к самостоятельному горению. Это может быть состав, содержащий избыток окислителя, например, перхлорат аммония и нитрат гидразина в соотношении 70:30. В таком случае состав блока топлива тяговой камеры должен содержать избыток горючего, например, каучук с добавкой алюминия. При инициировании воспламенительного устройства воспламеняется блок топлива газогенератора, продукты сгорания которого через регулятор поступают в канал топливного блока тяговой камеры и воспламеняют его. Двигатели такой компоновки называют ракетными двигателями твердого топлива с раздельным снаряжением. Раздельное снаряжение имеет свои преимущества: появляется возможность использовать в разных камерах химически не совместимые компоненты. Наличие регулятора дает возможность в определенных пределах регулировать тягу двигателя на траектории.

Углерод

Встречается двух типов – кристаллический и аморфный. Упорядоченная кристаллическая модификация встречается в алмазах и графите. Аморфный углерод с неупорядоченной структурой – это древесный и активированный уголь, кокс и сажа. В пиротехнической промышленности используются: графит, древесный уголь, сажа.

Графит – вещество серо-черного цвета с металлическим блеском, обладает анизотропными свойствами, на ощупь – жирный, плотность – 2265кг/м3. Кристаллическая структура позволяет графиту иметь электропроводность и теплопроводность аналогичную металлам. Температура окружающей среды для углеродов является условием их химической инертности, высокая – делает вещество активным, создавая условия для соединения с разными элементами и наделяя восстановительными свойствами.

В воздушной среде углероды воспламеняются при следующих температурах, °C:

сажа и уголь – 300-500;
графит – 600-700;
алмаз – 850-1000.

Продукты горения углеродов – CO и CO2.

При достижении температуры больше 900 °С графит с фтором вступают в реакцию. Использование графита обусловлено необходимостью снизить заявленный коэффициент внутреннего и внешнего трения одновременно, а также повышения показателей сыпучести компонентов состава. Дополнительно выступает в качестве горючего. Сажа требуется для возможности облегчить воспламенение и улучшить эффект.

Древесный уголь относится к твердому пористому высокоуглеродному продукту. Получается из качественных пород дерева с помощью нагрева без попадания в камеру сжигания кислорода. С помощью угля появляется возможность обеспечить отличные показатели самовоспламенения при стандартном температурном режиме.

Часто используется измельченный тип угля, склонный к самовозгоранию. На рынке представлен несколькими марками: ТЛ и СЛ. Первый производится из твердых пород, второй – смешанной древесины. Используется при получении дымного пороха.

Унитарный патрон

Относится к боеприпасам стрелкового вида вооружения и пушек с калибром до 120 мм. Во втором случае подразумеваются сгорающие гильзы, где снаряд объединен со средствами воспламенения. Это дает возможность обеспечить быстрый заряд, влекущий за собой повышенный уровень скорострельности.

Усреднение пиротехнических составов

Одна из операций в пиротехническом производстве на фазах подготовки компонентов и приготовления составов. У. предназначено для получения однородной, например, по технологическим свойствам, партии компонента или состава из частных партий; осуществляется на специальных аппаратах - усреднителях механического и пневматического действия. Широко используются биконические усреднители, представляющие собой смесители барабанного типа. В усреднителях пневматического действия У. происходит в камерах-турбулизаторах. Усреднение составов осуществляется в механических усреднителях, а компонентов - в усреднителях обоих типов.