Воспламенительные пиросоставы - Гранулирование пиросоставов

Воспламенительные пиротехнические составы

Пиротехнические составы, обладающие повышенной чувствительностью к тепловому и механическому импульсу. Применяются для снаряжения воспламенительных средств, подпрессовки к основному пиротехническому составу (ОПС) или нанесения на пироэлементы. Основными требованиями, предъявляемыми к В.п.с., являются легкость воспламенения от начального импульса и надежное воспламенение ОПС, заряда жидкого или твердого топлива (ТТ). Для этого при сгорании В.п.с. в основном пиротехническом составе или ТТ должны создаться запас тепла и градиент температуры, близкие к таковым при их стационарном горении. Для воспламенения трудновоспламеняющихся пиротехнических составов (ПС) между воспламенительным и основным составами размещают один или несколько переходных, представляющих собой смесь воспламенительного и основного составов, с постепенным увеличением в них доли последнего. В большинстве случаев используются составы с небольшим отрицательным кислородным балансом. Возможно воспламенение ПС и ТТ химическим путем, т.е. За счет экзотермических реакций между продуктами сгорания В.п.с. и компонентами основного состава. Наиболее распространенным В.п.с. является дымный ружейный порох. В зависимости от назначения и применения основного состава к В.п.с. могут предъявляться специальные требования. Например, В.п.с. для трассирующих составов в пулях и снарядах должен устойчиво сгорать при повышенных давлениях, не гаснуть при резком спаде давления при вылете их из ствола, не образовывать яркого пламени, демаскирующего стреляющего. Учитывая большое разнообразие основных составов и условий их воспламенения, использовать какой-то один универсальный В.п.с. не представляется возможным. Применяется широкий круг В.п.с., отличающихся природой и соотношением между компонентами.

Воспламенительное устройство

Пиротехническое средство, в котором в пределах единого корпуса объединены усилитель (пороховой или пиротехнический), иногда замедлитель, а также средство воспламенения. Воспламенительное устройство предназначаются для возбуждения горения зарядов твердых топлив, пиротехнических составов, порохов и ВВ. Для воспламенения зарядов твердых топлив в РДТТ используют воспламенительное устройство коробочного, корзиночного и газогенераторного типов.

Воздушно-ракетный двигатель

Относится к комбинированным ракетным двигателям, в которых одновременно успешно сочетаются рабочие циклы воздушно-реактивного и ракетного двигателя. Разновидности, в которых выполняется цикл прямоточного воздушно-реактивного двигателя и непосредственно ЖРД (жидкостного реактивного двигателя), именуются как ракетно-прямоточные, а турбореактивные и ЖРД – ракетотурбинные. Благодаря заявленным техническим свойствам могут с легкостью использоваться в многочисленных воздушно-космических летательных аппаратах.

Газообразующий состав

Представляет собой уникальный пиротехнический состав, процесс горения которого сопровождается выраженным выделением газообразных продуктов. Используется часто в качестве рабочего тепла в многочисленных пиротехнических средствах либо с целью получения чистого газа. Применим в средствах надува топливных баков, а также для:

автоматического катапультирования пилотов;
активации клапанов;

В зависимости от типа использования выдвигаются соответствующие требования по нескольким ключевым параметрам: скорость горения, состав газа. Условно выполняется разделение на определенные составы, которые обладают:

всеми газообразными продуктами сгорания;
одной газообразной частью продуктов сгорания и второй, находящейся в конденсированном состоянии и непрерывно остающейся на установленном месте.

Принципы создания требуемого состава существенно отличается между собой. К примеру, в случае с первым типом применяется специализированный окислитель, способный разлагать одновременно с формированием газообразных компонентов.

Во время попытки заполучить чистый газ не представляется возможным, чтобы все без исключения продукты сгорания представляли единый компонент. В таком случае г.с. следует разрабатывать таким образом, чтобы газообразные смеси включали исключительно требующиеся вещества, при этом конденсированные оставались в форме исходного специализированного пироэлемента на месте сгорания.

Гексаметилентетрамин

Гексаметилентетрамин (уротропин) получается способом конденсацией формальдегида с аммиаком. При комнатной температуре хорошо растворяется в воде (в 100г воды растворяется 167г уротропина) и плохо - в этиловом спирте и бензоле. Разлагается под действием кислот, термически стоек (в вакууме возгоняется при 230-270°С почти без разложения), теплота образования 126 кДж/моль. Уротропин является основой брикетов "сухого спирта", широко используется в медицине и при производстве взрывчатых веществ. Чистый уротропин сгорает бесцветным, некоптящим пламенем, что особенно ценно при его применении в составах цветных огней. В сочетании с кислород-содержащими окислителями он выполняет роль горючего и при сгорании образует СО, СО2, Н2О и N2. Смеси уротропина с металлическими горючими без доступа кислорода воздуха сгорают с образованием соответствующих карбидов, нитридов, водорода и выделением значительного количества тепла.

Гексахлорбензол

Бесцветное кристаллическое вещество, представляющее собой полностью замещенное галогенпроизводное соединение бензола, содержащее 75% хлора (по массе). Его плотность при нормальной температуре 2044 кг/м3, в расплавленном состоянии 1569 кг/м3, коэффициент Демидова 1,34, температура плавления 227-231, кипения 309-323°С, теплота плавления 25,52 кДж/моль. Он легко сублимирует (теплота сублимации 97,97 кДж/моль). Давление паров Р (Па) в диапазоне 114-227°С выражается уравнением lgP=10,492-3242/T. Теплота образования кристаллического гексахлорбензола -130,96 кДж/моль, энтальпия 260,24 Дж/(моль-К), теплоемкость при температуре 298 К 175,31 Дж/(моль-К), а при 100 К - 260,83 Дж/(моль-К). Температура начала разложения 550°С, интенсивного разложения 650-750°С. Гексахлорбензол не растворяется в воде и холодном спирте, не гидролизуется водой, растворим в горячем спирте, бензоле, эфире, хлороформе. Умеренно токсичен, ПДК 0,9 мг/мэ. Летучесть гексахлорбензола меньше, чем у гексахлорэтана. Применяется в составах цветных огней, маскирующих и сигнальных дымов.

Гексахлорэтан

Относится к галогенпроизводным предельных углеводородов алифатического ряда и представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со слабым камфарным запахом, существующее в трех модификациях: ромбической (устойчивой ниже 43,6°С), триклинной (43,6-71,1°C) и кубической (выше 71,1°C). Его плотность при 20°С 2091-2100 кг/м3, коэффициент Демидова 1,11. В запаянном капилляре гексахлорэтан (Г.) плавится при температуре 186,9-189,0°С, теплота плавления 9,75 кДж/моль, теплота образования кристаллического Г. -192,46-^-225,52 кДж/моль, а газообразного 141,2-150,62 кДж/моль. Удельная теплоемкость при 25°С 171,8 Дж/(моль-К). Температура начала разложения Г. 400°С, температура начала интенсивного разложения 650-760°С. Г. не растворяется в воде, умеренно растворяется в спирте и эфире, хорошо растворяется в сероуглероде. Реакции взаимодействия Г. с металлами (Zn, Al, Mg, Fe и др.), а также с их оксидами могут протекать в форме горения с образованием углерода, оксида углерода и хлоридов металлов. Смеси Г. с А1 и Mg сгорают с большими скоростями. Для уменьшения скорости добавляют инертные и малоактивные компоненты (хлористый аммоний, карбонаты и др.). Гексахлорэтан с порошком железа горит медленно, выделяя бурный дым хлорного железа. Смеси Г. с А1 или Mg в прочной оболочке могут взрываться от капсюль-детонатора №8. При горении составов на основе Г. образуется аэрозоль серого цвета, так как содержит некоторое количество углерода. Гексахлорэтан широко используется в дымовых (металлохлоридных) и составах цветных огней. Недостатком Г., препятствующим широкому применению, является его значительная летучесть (при 60°С давление паров составляет 0,798 кПа, что в 3 раза выше, чем у нафталина).

Гибридный ракетный двигатель

Представляет собой ракетный двигатель, который функционирует на сочетании твердых и жидких составах топлива. Что характерно, один из них, который находится в непрерывно твердом состоянии, часто расположен в камере сгорания (в нее подается второй жидкий компонент). Часто в качестве твердого компонента выступает горючее, жидкого – окислитель. Первый тип ракетного двигателя представлен в СССР в 1933 году. Изначально не сумел найти массовое применение, однако вскоре ситуация изменилась кардинальным образом.

Гидрореагирующие составы

Представляют собой гетерогенные смеси металлического горючего (Mg, Al, В, Zr, Li) и небольшого количества окислителя (нитраты или перхлораты щелочных металлов). Г.с. имеют резко отрицательный кислородный баланс и предназначены для генерации тепла и рабочего тела (преимущественно водорода) при взаимодействии продуктов их первичного горения с водой. Применяются гидрореагирующие составы при термохимической обработке скважин с целью повышения их дебета, для наддува понтонов при подъеме затонувших объектов, в качестве топлив в гидрореактивных двигателях. Основными характеристиками Г.с. являются: количество тепла, выделяющееся в результате сгорания зарядов при взаимодействии металлического горючего с водой, количество воды, необходимое для сгорания одного килограмма состава, газопроизводительность. Теплота сгорания Г.с. в зависимости от природы металлического горючего составляет 16-26 МДж/кг.

Горение конвективное

Режим горения, когда передача теплового импульса, инициирующего химическое превращение в исходной смеси, осуществляется конвекционным переносом тепла при фильтрации теплоносителя в направлении распространения фронта реакции. Конвективное горение является промежуточной стадией между устойчивым (послойным) горением и низкоскоростным режимом взрывчатого превращения.

Горючее металлическое

Компонент пиротехнических составов. В пиротехнической промышленности используется значительное количество металлических горючих (М.г.), существенно отличающихся по свойствам, количеству тепла, выделяемого при взаимодействии с окислительным агентом (кислородом, галогеном, углеродом, азотом, фосфором, серой, металлоидом), а также свойствам образующихся продуктов сгорания. Отличительной особенностью М.г. является образование на поверхности частиц пленки оксида, гидрата оксида, хлорида, фторида, нитрида или карбида, которая во многом определяет их воспламенение и полноту сгорания. По закономерностям окисления и горения к металлам относят сплавы на основе металлов, бор, кремний и сплавы на их основе. Сплошность пленки и ее защитные свойства определяются коэффициентом Пиллинга-Бедворса.вычисляемым по формуле Р=МокРме/РокАме-п, где Мок, Рок - молекулярная масса и плотность оксида, Аме, Рме - атомная масса и плотность металла, п - число атомов металла в оксиде. При £<1 пленка оксида имеет рыхлую ячеистую структуру и не может надежно защищать металл от дальнейшего окисления. Если £>1, то образующаяся пленка имеет компактную, сплошную структуру, препятствует диффузии реагирующих компонентов через нее и тем самым защищает металл от дальнейшего окисления (характерно для Al, Si, Be). При £>1 в пленке могут возникать напряжения, приводящие к образованию трещин и уменьшению ее защитных свойств. Время задержки воспламенения и полнота сгорания М.г. определяются не только природой металла и свойствами образующейся при окислении пленки, но и формой, размером, концентрацией частиц горючего, природой и давлением среды, в которой окисляется горючее и т.д. При прочих равных условиях легче воспламеняется и сгорает с большей полнотой система мелкодисперсных частиц неправильной формы. Показатель степени зависимости времени задержки воспламенения и сгорания частиц от их диаметра для различных М.г. находится в пределах 1,5-2,0.

Гранулирование пиротехнических составов

Одна из операций в технологическом процессе их приготовления. Его целью является улучшение технологических (например, сыпучих) свойств состава. Гранулирование производится после провялки состава, приготовленного с применением раствора смолы (полимера). Содержание остаточного растворителя в составе перед гранулированием должно составлять 0,5-0,7%, при меньшем - гранулы не образуются, а при большем - слипаются. Гранулирование пиротехнического состава осуществляется путем его продавливания через сетку с ячейкой определенного размера вручную (при гранулировании малых количеств состава с повышенной чувствительностью к механическим воздействиям) или на специальных аппаратах (грануляторах). В пиротехническом производстве применяются вибрационные грануляторы ПВГ-1 и ПВГ-2. Возможна водноэмульсионная грануляция некоторых составов.