Текст
Книга содержит основные сведения о пиротехнических составах, применяе-
применяемых в военном деле (осветительные, сигнальные, трассирующие, зажигатель-
зажигательные и др-)> теоретическое обоснование принципов рационального образования
рецептур пиротехнических составов, методы испытания пиротехнических
составов, а также сведения о технологии их изготовления.
Книга предназначается в качестве учебного пособия для слушателей воен-
военных академий, студентов вузов и втузов оборонной промышленности и для
инженерно-технического персонала пиротехнических заводов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Краткий курс пиротехнии предназначается в качестве учеб-
учебного пособия для слушателей Артиллерийской ордена Ленина ака-
академии РККА им. Дзержинского. Он также может быть использован
в качестве руководства для студентов вузов и втузов оборонной про-
промышленности и для работников пиротехнических заводов.
Ппротехния как искусство насчитывает уже сотнп лет, а как
наука она является очень молодой. Лишь за последние годы в связи
с общим развитием военной техники пиротехнии стали уделять
больше внимания. В последние годы развитие пиротехнии шло по
линии разработки теоретических вопросов, улучшения существую-
существующих и изыскания новых, наиболее эффективных и наиболее дешевых
составов и средств. Развитие теоретических основ ппротехнии на-
находится в тесной связи с развитием общей химии, физической хи-
химии п физики, на которых она базируется.
Первая часть ^Краткого курса пиротехнии*) посвящена рассмо-
рассмотрению различных пиротехнических составов и прпшшпов раци-
рационального образования рецептур. Кроме того, в ней излагаются ос-
основные свойства пиротехнических составов и методы их испытаний.
При этом автор ставил перед собой задачу на основе как общей, так
и специальной литературы осветить некоторые теоретические воп-
вопросы пиротехнии, а также систематизировать и дать характери-
характеристику основных пиротехнических составов.
Автор надеется, что эта первая попытка систематического изло-
изложения краткого курса пиротехнии поможет нашим кадрам в усвое-
усвоении основных вопросов пиротехнии, послужит дальнейшему разви-
развитию этой области и будет содействовать укреплению обороноспособ-
обороноспособности нашей социалистической родины.
За просмотр рукописи и помощь, оказанную прп составлении
этого краткого курса, автор выражает свою благодарность тт. Снит-
ко К. К., Бубнову П. Ф., Шидловскому А. А. и Хазанову И. М.
З/ОсКеа. Артакадемин.
Июнь 2039 г.
II. Быстрое
глава i
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПИРОТЕХНИИ И НАЗНАЧЕНИЕ
ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
§ 1. Общие понятия о пиротехнии
Ппротехния слово нерусское и в переводе означает огневая тех-
техника; гаро<; — по-гречески огонь, techne — искусство, техника.
Раньше под пиротехнией понимали изучение методов приготовле-
приготовления и свойств фейерверочных составов, взрывчатых веществ, порохов
и капсюльных составов. Однако с развитием военной техники эти
отрасли настолько расширились, что каждая из них превратилась
в самостоятельный предмет изучения.
В настоящее время под пиротехнией подразумевают такую от-
отрасль знания, которая занимается изучением составов и изделий,
дающих в результате химической реакции горения пиротехниче-
пиротехнический эффект, а именно: осветительный, сигнальный, зажигатель-
зажигательный п реактивный.
Обычно пиротехнический состав представляет собой механиче-
механическую смесь компонентов, из которых основными являются окисли-
окислитель и горючее вещество. Например, состав красного огня содержит:
хлората калия — 61%, серы — 16% и карбоната стронция — 23%.
Хлорат калия является окислителем, сера — горючим веществом,
а углекислый стронций — веществом, окрашивающим пламя, ко-
которое получается при сгоранип серы с кислородом, выделяемым
хлоратом калия. При горении пиротехнического состава выделяется
значительное количество тепла и развивается достаточно высокая
температура — от нескольких сот градусов (для дымовых соста-
составов) до 2500—3000° (для осветительных и термитных составов).
В большинстве своем пиротехнические составы, например, освети-
осветительные составы, составы сигнальных огней и др., сгорают с обра-
образованием пламени.
По своей природе многие пиротехнические составы являются
взрывчатыми веществами и при определенных условиях действи-
действительно могут давать взрывы. Как известнЪ, взрыв является хими-
химической реакцией особого рода1, протекающей практически мгновенно
1 Бывают взрывы и физического порядка, как, например, взрывы паровых
котлов и др.
и весьма бурно с образованием нагретых газов и выделением боль-
большого количества тепла. Мгновенность процесса есть одна из основ-
основных характеристик явления взрыва. В отличие от взрывчатых ве-
веществ пиротехнические составы при обычных условиях сгорают
менее бурно, но скорость реакции горения может быть значительно
увеличена и последняя может переходить во взрыв под действием
мощного начального импульса, как, например, под действием кап-
капсюля-детонатора .
Однако взрывчатые свойства у пиротехнических составов сла-
слабее выражены, чем у бризантных взрывчатых веществ. Так, напри-
например, скорость детонации некоторых хлоратных пиротехнических
составов равна 2500 м/сек, в то время как скорость детонации разных
бризантных взрывчатых веществ колеблется в пределах 6000-—
9000 м/сек. От луча огня или от искры пиротехнические составы
воспламеняются и горят с образованием пламени и дыма. От удара
или трения они могут давать взрывы.
Скорость горения пиротехнических составов обычно бывает не-
незначительной (порядка 1—10 мм/сек). Лишь мгновенные вспышки
протекают в течение долей секунды.
Пиротехнию, обыкновенно, подразделяют на военную и мирную
(фейерверочное искусство).
Военная пиротехния занимается изучением составов и изделий
из них, которые употребляются в качестве вспомогательных боевых
средств при решении тактических задач различными родами войск.
Так, например, для освещения местности или отдельных объектов
в ночное время применяются осветительные средства, для связи-»-
сигнальные средства, для корректирования стрельбы — трассирую-
трассирующие средства, для вызывания пожаров — зажигательные средства
и т. д.
Мирная пиротехния занимается изучением такого рода составов
и изделий, которые употребляются для увеселительных целей при
разного рода празднествах, торжествах и т. п.
Оставляя в стороне описание мирной пиротехнии1, мы остано-
остановимся на составах и изделиях, относящихся к военной пиротехнии.
При этом следует отметить, что составы, употребляемые в мирной
пиротехнии, во многих случаях мало отличаются от составов, при-
применяемых в военной пиротехнии.
§ 2. Некоторые сведения из истории пиротехнии
Начало пиротехнического (фейерверочного) искусства относится
к глубокой древности. За несколько веков до нашей эры народы
Китая и Индии знали пиротехнические составы: китайцы, напри-
например, еще в то время применяли составы, содержавшие селитру и
1 В качестве руководств по мирной пиротехнии (фейерверкам) рекомен-
рекомендуем труды: В. ф. Степанов, Пиротехния, 1894, П. С Ц ы т о в и ч,
Опыт рациональной пиротехнии, 1894 п В. М- Солодовников, Пиро-
Пиротехника, 1938.
уголь. Эней C60 лет до нашей уры) при описании древнего фейер-
фейерверочного искусства указывает на применение в качестве средства
нападения и защиты зажигательного состава из смолы, серы, пакли,
ладона и сосновых стружек. Позднее в качестве зажигательных ве-
веществ употребляли паклю, смолу, серу, битум и нефть.
От китайцев и индусов сведения о пиротехнических составах
были позаимствованы арабами и греками. В VII в. Каллиникос
предложил так называемый «греческий огонь». Составом этого «огня>>
наполняли трубки или горшки, которые бросали на деревянные
башни и корабли неприятеля и зажигали их.
«Грэческий огонь» имел несколько рецептов. Есть указания, что он состоял
из серы, соли, смолы, асфальта и негашеной извести. Другие источники отме-
отмечают наличие в составе «греческого огня» нефти, Смолы, керосина, дегтя,
масла и других веществ. Недостаток всех этих составов заключался в том,
что они не содержали окислителя.
В рукописи Марка Грека (Византия), напнсаной в XII в.,
приводится следующий рецепт метательного состава ^греческого
огня1): 77% калиевой селитры, 7,7% серы и 15,3% угля. Данный
рецепт, как видно, близко подходит к составу обыкновенного дым-
дымного пороха. По всей вероятности черный порох, открытый в XIII в.,
постепенно развился из «греческого огня»).
В дальнейшем черный порох был основой многочисленных фейер-
фейерверочных составов. Смесь черного пороха с керосином в равных
количествах применялась в качестве зажигательного вещества
(XV в.).
Пиротехнические составы в те времена применялись не только
для военных надобностей, но и для устройства фейерверков. Послед-
Последние в Европе применялись в XIV в., например, в Италии, куда пиро-
пиротехническое искусство перешло из Азии. К XVIII в. появилось
большое разнообразие фейерверочных изделий; применялись бен-
бенгальские огни, ракеты, бураки и другие фигуры. В России фейер-
фейерверки стали применяться в XVII в.
Большую роль в развитии пиротехнии, в частности, в улучшении
сигнальных составов, сыграло открытие бертолетовой соли в конце
XVIII в. К этому же времени относятся и попытки рационального
составления рецептов пиротехнических составов.
Не останавливаясь на дальнейшем развитии фейерверочного
искусства, которое безусловно находило широкое применение и в воен-
военной технике, отметим лишь, что начало развития военной пиротех-
пиротехнии в современном понимании этого слова можно считать с периода
империалистической войны 1914—1918 гг. Этот период характери-
характеризуется в области пиротехнии мощным развитием производства и
применения пиротехнических средств. К концу 1918 г. Германия
ежемесячно вырабатывала б 000 000 шт. одних только осветитель-
осветительных н сигнальных патронов1. В Англии за время 1914—1918 гг.
было изготовлено-:
1 «Пиротехиия», Сбора, порев. ст., i9:i:J.
- Н. R a k о w s с ki, /Кури. «vViadomosci techuiczne uzbrojenia», №24, 1.93
1) сигнальных патронов п ракет 100 388 000 шт.
2) фейерверков 850 т
3) зажигательных снярядов 4 514 000 шт.
4) дымовых шашек 8 293 000 »
Следует отметить для сравнения, что фугасных снарядов, бомб
и мин за то же время было изготовлено в Англии 29 225 000.
Развитие пиротехнии в послевоенный период шло в направлении:
1) детального изучения всех пиротехнических средств и кон-
конструирования новых объектов;
2) увеличения эффективности действия пиротехнических средств
и их безопасности в обращении;
3) расширения сырьевой базы п суррогатирования пиротехни-
пиротехнических составов;
4) изучения физико-химической стойкости пиротехнических со-
составов и, наконец,
5) расширения теоретических основ пиротехнии на базе законов
общей химии, физики и физической химии.
§ 3. Классификация пиротехнических средств по их боевому
применению
По принципу боевого применения пиротехнические средства
подразделяются на следующие пять групп: 1) осветительные сред-
средства, 2) сигнальные средства, 3) трассирующие средства, 4) зажи-
зажигательные средства, 5) имитационные средства.
Остановимся вкратце на боевом применении каждого из этих
средств в различных родах войск. *
1. Осветительные средства появились в результате широкого
развития тактики ночного боя, особенно в период империалисти-
империалистической войны 1914—1918 гг. При этом различают:
а) средства пехоты (патроны, ружейные гранаты, ракеты). При-
Применяются они для освещения местности и целей, расположенных
вблизи своих окопов (проволочные заграждения, неприятельские
окопы и т. п.);
6) средства артиллерии (осветительные снаряды калибров 76, 107,
122 мм и др.). Предназначаются они, в общем, для освещения тыла
противника. При атаке «после открытия огня противником можно
освещать атакуемые районы прожекторами и артиллерийскими
снарядами» (ПУ, 1936, § 267). При обороне «искусственное освеще-
освещение ведется осветительными ракетами, осветительными снарядами
и прожекторами») (ПУ, 1936, § 270);
в) средства авиации (подкрыльные факелы Хольда, осветитель-
осветительные бомбы, фотобомбы). Пиротехнические осветительные средства
являются пока единственными средствами освещения самолетами
наземных объектов во время ночных действий при воздушной раз-
разведке, бомбометании, вынужденных посадках самолета, а также
при ночных аэрофотосъемках.
Кроме того, осветительные средства могут быть использованы
при обнаружении воздушного противника для освещения его с целью
облегчения обстрела. В некоторых случаях осветительные средства
также могут применяться в качестве сигналов ночью.
В части боевого применения осветительные средства должны удов-
удовлетворять следующим основным требованиям:
а) простота в обращении и кратковременность подготовки для
приведения в действие;
б) внезапность действия и возможность соблюдения маскировки
при выпуске осветительных объектов;
в) возможность переброски осветительного огня на значитель-
значительные расстояния и
г) большая концентрация световой энергии в осветительном
составе.
2. Сигнальные средства подразделяются на средства ночного
(огни) и дневного (дымы) действия. Как те, так и другие подразде-
подразделяются на:
а) средства пехоты (патроны, ружейные гранаты, ракеты, бу-
бураки);
б) средства артиллерии (сигнальные снаряды) и
и) средства авиации (патроны для пистолетов и специальные
сигналы, выпускаемые без пистолетов).
Кроме того, сигнальные средства используются и другими ро-
родами войск.
Сигнальные средства применяются для связи различных родов
войск и внутри отдельных подразделений. Они применяются для
связи наземных войск и морского флота с авиацией, для связи пе-
пехоты с артиллерией, танками и т. д. Так, например, «Вызов и пе-
перенос огня артиллерии в ночном бою производится преимущест-
преимущественно при помощи цветных ракет.). «Артиллерия днем подготавли-
подготавливает все данные для открытия огня. Огонь по наступающему про-
противнику открывается по сигналам (цветными ракетами), устанавли-
устанавливаемым командиром дивизии и подаваемым со стороны участка,
на который ведется наступление*) (ПУ, 1936, § 267, 270). Кроме того,
при наступлении, с помощью сигнальных средств можно обозначать
рубеж, достигнутый передовыми частями.
Пиротехнические сигналы имеют распространение и в граждан-
гражданской службе (судоходство, железнодорожный транспорт).
Отличительной чертой пиротехнических сигналов от других
видов связи (телефон, телеграф) является то, что они воспринимаются
не только отдельными лицами, но и группами лиц пли целыми
войсковыми соединениями, что особенно важно для ПВО и ПХО.
Видимость и различимость сигналов ночного действия в два-
три раза лучше видимости и различимости дневных дымовых сиг-
сигналов.
3. Трассирующие средства подразделяются на:
а) средства пехоты (трассирующие, бронебойно-трассирующие,
бронебойно-зажигательно-трассирующие или пристрелочные пули) и
б) средства артиллерии (трассирующие, осколочно-трассирую-
щие пли бронебойно-трассирующие снаряды).
9
Впервые трассирующие средства были использованы против
самолетов, почему и принято считать, что начало развития трасси-
трассирующих средств совпадает с периодом развития военной авиации.
Зародившись как средства, облегчающие пристрелку пехоты по са-
самолетам, они затем нашли себе применение и в артиллерии для по-
повышения действительности огня как по движущимся целям, так и по
неподвижным. Кроме корректирования стрельбы трассирующие сред-
средства применяются также для исследования траектории путем непо-
непосредственного фотографирования ее. В некоторых случаях они могут
быть использованы как сигнальные средства.
Основной недостаток трассирующих средств заключается в том,
что траектория их полета вследствие выгорания состава не совпадает
с траекторией полета соответствующих боеприпасов (особенно пуль
и артиллерийских снарядов малого калибра).
4. Зажигательные средства подразделяются на:
а) средства пехоты (пули, гранаты, огнеметы);
б) средства артиллерии (снаряды термитные, фосфорные и др.);
в) средства авиации (бомбы — термитные, электронные, фос-
фосфорные, с применением органических веществ, комбинированные,
например, термит с отвержденным горючим, и осколочно-зажига-
осколочно-зажигательные).
Зажигательные пули применяются для вызова пожара на само-
самолете или на дирижабле, а гранаты — для порчи металлических
сооружений. Зажигательные снаряды и авиабомбы применяются
для разрушения сооружений противника огнем. Поражаемыми
объектами являются: постройки городов и деревень, промышлен-
промышленные предприятия, склады боеприпасов, леса и т. д. Зажигательные
средства применяются и против подвижных целей, например, для
стрельбы по кораблям, танкам п самолетам, а также против живой
силы противника.
Таким образом зажигательные средства являются одним из мо-
могучих боевых средств как для поражения противника на фронте,
так и для расстройства его тыла.
5. Имитационные средства бывают весьма разнообразные. На-
Например, ружейные гранаты применяются для имитации разрыва
шрапнели и фугасных снарядов, а учебные авиабомбы — для обу-
обучения летчиков бомбометанию. Также применяются средства ими-
имитации действия отравляющих веществ, имитационные противотан-
противотанковые мины, средства, имитирующие оружейный и орудийный вы-
выстрелы, и т. д. Все эти изделия применяются в мирное время для
обучения бойцов и для оживления маневров. Однако не исключается
возможность использования имитационных средств ив военное время.
§ 4. Классификация пиротехнических составов по характеру
действия
По характеру действия п даваемому эффекту пиротехнические
составы можно подразделить на следующие восемь групп: 1) осве-
осветительные составы, 2) составы сигнальных огней, 3) трассирующие
10
'составы, 4) зажигательные составы, 5) дымовые составы. 6) реактив-
реактивные составы, 7) имитационные составы и, наконец, 8) воспламени-
•гельные составы.
Приведем в качестве примеров некоторые рецепты перечисленных
составов и остановимся вкратце на характере их действия.
1. Осветительные составы, предназначаемые для освещения в ноч-
ночное время, могут, например, содержать следующие компоненты1:
нитрата барии 60%
алюминия (пудры) 25%
серы • • ¦ ¦ 15%
2. Составы сигнальных огней служат для целей сигнализация
в ночное время. Состав зеленого огня содержит 2:
хлората бария 85%
шеллака 15%
3. Трассирующие составы, применяемые в трассирующих пу-
пулях и снарядах, крторые при своем полете оставляют след (ночью—
огневой, днем — дымовой), обычно по своим свойствам напоминают
осветительные или сигнальные составы. Трассирующий состав,
содержащий:
нитрата бария 55%
магния 35%
шеллака Ю%
при горении дает яркую трассу белого цвета.
4. Зажигательные составы применяются для создания очагов
пожара. Термитно-зажигательный состав содержит:
окиси железа 76%
алюминия 22%
жидкого стекла 2%
5. Дымовые составы так же, как и составы сигнальных огней,
служат для целей сигнализации, но в дневное время (цветные дымы).
Например, состав синего дыма состоит из следующих компонентов:
хлората калия 35%
молочного сахара 25%
индиго '*0%
Кроме того, дымовые составы применяются также для создания
дымовых завес (маскирующие дымы).
6. Реактивные составы (динамические) употребляются в раке-
ракетах и других подвижных фигурах. Основой этих составов является
пороховая мякоть, содержащая:
калиевой селитры 75%
серы 10%
угля 15%
1 Пцротехния, сборн. перев. ст., ВХНИИ, 1933.
2 То же, № 2, 1935-
11
7. Имитационные составы, дающие звуковой, дымовой или све-
световой эффект, имитируя таким образом действие взрывчатых веществ,
отравляющих веществ, боеприпасов и т. д., по своей природе ничем
не отличаются от вышеупомянутых составов. Например, смесь ни-
нитрата бария и магния при зажжении в прочной оболочке дает силь-
сильный звуковой эффект, кратковременное пламя и дымовое облако.
8. Воспламените л ьные составы применяются для воспламене-
воспламенения пиротехнических составов.
Пиротехнические составы по принципу их действия также мо-
могут подразделяться на:
а) пламенные составы (осветительные, сигнальные, трассирую-
трассирующие, зажигательные и др.)?
б) дымовые составы и, наконец,
в) реактивные (динамические) составы.
§ 5. Общие требования к пиротехническим составам
К пиротехническим составам предъявляются следующие общие
требования:
\. Получение необходимого пиротехнического эффекта (осве-
(осветительный, сигнальный, зажигательный и т. п.) в течение заданного
промежутка времени. Это требование определяется условиями такти-
тактического применения пиротехнических средств.
2. Обладание минимальной чувствительностью к механическим
воздействиям и безопасность при применении. •
3. Достаточная физико-химическая стойкость, негигроскопич-
негигроскопичность и неслеживаемость при хранении, а следовательно, и неиз-
неизменяемость пиротехнических свойств в течение определенного про-
промежутка времени.
4. Безопасность технологического процесса производства, имея
в виду, что пиротехнические составы не только опасны в пожарном
отношении, но при известных условиях могут давать взрывы.
5. Исходные материалы должны быть отечественного происхо-
происхождения и достаточно дешевыми.
ГЛАВА II
^ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ, УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В ПИРОТЕХНИ-
ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВАХ, ИХ СВОЙСТВА И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪ-
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
§ 6. Обзор употребляемых продуктов
В пиротехнических составах употребляются следующие группы
исходных компонентов:
1) окислители,
2) горючие вещества,
3) цементаторы и флегматизаторы.
Окислители при повышенной температуре способны более или
менее легко отдав^п^кислород. К этой группе относятся:
а) хлораты (соли хлорноватой кислоты), например, КСЮ1?
NaC103, Ba(C103)a;
б) перхлораты (соли хлорной кислоты), например, КС1О4,
NaC104, Ba(C104J;
в) нитраты (соли азотной кислоты), например, KNO-, NaNO-3,
Ba(NO3J, Sr(NO3)a, РЬ(Ш3J;
г) сульфаты (соли серной кислоты), например, CaSO4, BaSO4;
д) перекиси и окислы металлов, например, ВаО*. CaOo, SKX,
Pb3O4? PbO2, Fe3O3, Fe3O4, MnO2, Мп3О4, Сг,О3, CuO п др.; "
е) соли марганцевой и хромовых кислот, например, КМпО4,
К2Сг04, К2Сг207.
Ко второй группе относятся такие вещества, которые способны
при известных условиях соединяться или с кислородом воздуха или
с кислородом, находящимся в химически связанном состоянии.
Обычно имеет место последний случай. В качестве горючих при-
применяются:
а) неорганические горючие (Al, Mg, Zr, Si, Fe, Sb. Zn), сплавы
металлов (Al — Mg, Al — Si и пр.), фосфор Р, сернистый фосфор
P4S3, сера S, сернистые соединения металлов (FeS2. Sb2S3, As2S.2,
As2S3, CuS) и т. д.-,
б) органические горючие, как-то: смолы (идитол С13Н12О2, ба-
бакелит, шеллак С16Н2,4О5, канифоль С2оН3002, резпнаты1, гумми-
1 Соли канифоли.
13
арабик), масла (олифа, касторовое масло), уголь, углеводороды
(нафталин С10Н8, антрацен С14Н10, вазелин, парафин, горный воск
или озокерит1, нефть, керосин п пр.), углеводы (виноградный,
тростниковый или молочный сахар С^НгаОп, крахмал, декстрин
С6Н10О5, целлюлоза).
Многие вещества из числа органических горючих одновременно
являются и хорошими цементирующими веществами, как, например,
идитол, бакелит, шеллак, канифоль, гумми-арабик, высыхающие
масла, олифа, крахмал и декстрин. Такие вещества, как парафин,
вазелин, а также смолы и масла, способны флегматизировать пи-
пиротехнические составы.
Кроме того, составы могут содержать специальные добавки.
Так, например, в составы сигнальных огней в качестве компонентов
входят соли, окрашивающие пламя в характерный цвет. В составы
сигнальных дымов входят красители. Для увеличения силы света
осветительных составов добавляют фториды, соли бария или натрия
и т. п.
§ 7. Требования к исходным продуктам
Как уже упоминалось выше, пиротехнические составы в процессе
длительного хранения не должны изменять в заметной степени свои
физико-химические, а следовательно, и пиротехнические свойства.
Стабильность пиротехнических составов определяется, с одной сто-
стороны, условиями хранения, а с другой, — качеством применяемых
компонентов. Поэтому к компонентам, как к химическим индиви-
индивидуумам, применяемым для пиротехнических составов, предъявляются
следующие общие требования, а именно:
1. Негигроскопичность продукта.
2. Состав, изготовленный на данном компоненте, не должен быть
чрезмерно чувствительным к механическим воздействиям (удар,
трение).
3. Состав, изготовленный на данном компоненте, должен быть
стойким.
4. Применяемые продукты должны быть отечественного происхо-
происхождения и достаточно дешевыми.
При составлении рецептов пиротехнических составов необходимо
руководствоваться указанными общими требованиями. Кроме того,
к применяемым компонентам предъявляются следующие основные
требования:
1. Достаточная чистота продукта. Применение недостаточно до-
доброкачественных продуктов для приготовления составов приводит
к понижению пиротехнических свойств и стойкости составов.
2. Минимальное содержание гигроскопических примесей, на-
например, солей Na, Ca, Mg и т. д. При их наличии гигроскопичность
компонентов увеличивается и составы о течением времени изменяют
В очищенном виде называется церезин.
14
• свои первоначальные физико-химические свойства, а следовательно,
и пиротехнические качества. При некоторых условиях повышенная
влажность в составах может привести к случаям самовоспламене-
самовоспламенения. Так, например, реакция взаимодействия магния с влагой по
уравнению Mg + 2Н2О = Mg(OHJ + H2 -f- q является экзотерми-
экзотермической и может привести к разогреванию состава с последующим
самовоспламенением. Как показала практика, содержание влаж-
влажности в применяемых компонентах не должно превышать 0,2—0,5%.
3. Отсутствие кислотности. Данное требованпе объясняется тем.
что наличие кислотности, с одной стороны, будет способствовать
значительному понижению химической стойкости составов, а с дру-
другой стороны, процесс взаимодействия с кислотой может окончиться
самовоспламенением. Так, например, если взять смесь бертолето-
бертолетовой соли с горючим веществом (например сахаром) и подействовать
, на эту смесь каплей серной кислоты, то получается энергичная
, вспышка (со звуком). Химизм процесса можно представить следую-
; щим образом:
При взаимодействии хлората калия с серной кислотой образуется
; хлорноватая кислота
КС1О3 ф HaSO4 = НСЮ, + KHSO4,
Г которая является неустойчивой и быстро разлагается с образова-
образованием двуокиси хлора
ЗНСЮа = НС104 + Н2О + 2С1О2.
^Выделившаяся двуокись хлора есть эндотермическое соединение,
I которое под влиянием тепла разлагается со взрывом на хлор и кис-
кислород, а продукты разложения в свою очередь энергично окисляют
органические вещества.
4. Отсутствие механических примесей (песок, стекло и пр.),
которые приводят к повышению чувствительности составов к тре-
трению и удару. Такие примеси могут являться одной из причин вспышек
и взрывов при фабрикации и применении пиротехнических средств.
§ 8. Физико-химическиг свойства окислителен
Применяемые в {пиротехнических составах окислители, с одной
; стороны, должпы содержать большое количество кислорода, а с дру-
другой стороны, должны при повышенной температуре более или ме-
менее легко отдавать свой кислород. Наиболее легко выделяют кисло-
кислород хлораты, труднее — перхлораты и нитраты. Поэтому реакция
горения горючих с хлоратами протекает энергичнее, чем с перхло-
перхлоратами и нитратами. Для иллюстрации приведем некоторые данные
о термической стойкости и характере разложения окислителей.
При нагревании хлораты выделяют кислород. Так. например,
при прокаливании хлората калия до температуры, несколько бо-
более еысокой, чем температура его плавления C70°), происходит раз-
15-
2.
ложение по уравнению
2КС1О3 = KG1 + KG1O, + О
При температуре свыше 400° перхлорат разлагается на хлорид и
кислород. Общее уравнение разложения хлората калия можно пред-
представить в следующем виде:
КСЮ3 = KG1 -f i,5O2 -f 9,8 Кал.
Разложение хлоратов есть процесс экзотермический, который
при достаточной скорости может приобрести характер взрыва.
Такие примеси, как MnO2? Mn3Oj, Fe2O3, CuO, песок и даже
толченое стекло значительно понижают температуру разложения
хлората калия. В присутствии МпО2 разложение происходит при
температуре ниже 300°.
Процесс разложения перхлоратов и нитратов — эндотермиче-
эндотермический. Разложение перхлората калия, например, протекает по сле-
следующему уравнению:
КС1О4 = KG1 -f 2O2 — 7,8 Кал.
Нитраты при нагревании их выше температуры плавления рас-
распадаются на кислород и азотистокислые соли
2KiNO3 = 2KNO2 + О
Ba(NO3J = Ba(NO2J +
j
При более сильном нагревании происходит разложение нитратов
с образованием двуокиси азота' п окислов металла:
4KNO3 = 2К3О
2Ba(NO3J = 2ВаО
4NO9
4NO2
О2,
О2.
Так как двуокись азота является сильным окислителем, то в при-
присутствии горючих (например, угля, магния и др.), как это имеет
место в пиротехнических составах, она будет восстанавливаться
до азота. Поэтому при расчете пиротехнических смесей обычно пишут""
предположительные уравнения реакции разложения с образованием
окиси металла, свободного азота и кислорода:
2KNO3 = К2О + N2 -г 2,5О2 —151,4 Кал,
Ba(NO3J = BaO -f N3 -f 2,5O2 — 105,1 Кал.
При умеренном нагревании перманганата калия происходит
отщепление кислорода. Двухромовокислый калий также теряет
кислород при нагревании его выше температуры плавления.
О характере разложения некоторых окислов будет указано в раз-
разделе о зажигательных составах.
Следует подчеркнуть, что разложение окислителей (хлоратов,
перхлоратов, нитратов) обычно начинается при нагревании щ. выше
16
температуры плавления, причем разложение, разумеется, идет энер-
энергичнее в присутствии веществ, способных к горению.
Рассматривая ряд окислителей и уравнения их разложения
при нагревании, можно заметить, что некоторые окислители отдают
свой кислород полностью, а другие окислители—только частично.
Помещаемая ниже таблица показывает процент активного кисло-
кислорода .некоторых окислителей, вступающего в химическое взаимо-
взаимодействие с горючими веществами.
Т а йлиц а 1
Наименование
% кисло-
кислорода в
окислителе
% актив-
активного
кислорода
П редпо ло ж i ггельные
уравнения разложения
ксю8
Ва(С1О8)а
КСКL
Sr(NO3J
Pb(NO3)..
BaO,
PbO,
Fe2O3
Fe3O4
MnO2
39.2
31,5
4(>,2
'47,4
36.7
45,E
28.9
18,9
13,4
30,1
27,(>
36,8
39,2 т
31,5 ,
4E,2 •
39,E У
30,E
37,8
24,2
9.5
13,4 ,
30,1. У
27,A
3(>,8 •
¦1 КСЛО3
IV. (CIO,)-
ксю4
2 КМ),
Ha(NO3J
Sr(NO3),
Pb(NO3):,
2Ва<).,
PbOo
2 Fe,Oa
Fe3O4
МпОо
- 2KCI
= HaCU
== KC1
- K>0
=-¦ На О
-.-- Sr<)
= FbO
= 2 BaO
- Pb
=-- '. Fo
= лГе
-- Mn
+ 3O2
-L- 30..
4- Юа
+ 2,Г>0
-г 2.5О
+ 2,50
+ 2,50.
+ o2
+ o.
+ зо..
-h 2O-,
-!- О-.-
Если теплота горения горючего вещества, как составной части
смеси, превышает теплоту образования окисла — продукта распада
, окислителя, —то в этом случае можно представить реакцию разло-
разложения окислителя с образованием свободного металла. Например,
уравнения взаимодействия нитрата барпя с магнием можно написать
следующим образом:
Ba(NOg), + 5Mg = BaO + 5MgO -f X,.
или
Ва(ЖKJ + 6Mg = Ba + 6MgO + N3.
В нижепомещенной таблице приведены наиболее важные характе-
характеристики окислителей1.
Из упомянутых в таблице окислителей особенно гигроскопич-
гигроскопичными являются хлорат и перхлорат натрия, а также нитраты натрия^
стронция и кальция.
тт. I и VII, справочник физиг.о-хпми-
>го ! 1 БИБЛИОТЕКА
АКАДЕМИИ
d
о
с
>.Ol
А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Наименование
КСЮ3
NaC103
Ва(СЮ3J
Ва(СЮ3JН.>0
КСЮ4
Ва(СЮ4J
NaC104
KNO,
Ba(NO3J
NaNO,
Sr(NO3J
Ca(NO3J
Pb(NO3J
BaO2
Pb,O4
PbO2
Fe2O3
Fe3O4
MnO2
Mn3O4
Cr2O3
KMnO4
K2Cr04
K2Cr207
a,
cc
Ч О
Ь», 4J
§«
о -о
122,55
106.45
304/28
322,30
138,55
336,29
122,45
101,10
261,39
85,00
211,64
164,09
331,22
169,37
685,60
239,20
159,68
231,52
86,93
228,79
152,02
158,02
194,20
294,21
3
3
Ф
О" о
г*» Я
2,32
2,49
—
3,179
2,52
—
—
2,11
3,244
2,257
2,986
2,36
4,53
4,96
9,1
9,375
5,12
5,2
5,0
4,70
5,21
2,703
2,732
2,69
л а
г* 5 =
89,6
82,3
173,9
248,0
112,0
210.2
100.6
118,8
238,2
112,4
234,4
225,3
108,3
151,7
174,2
62,6
190,6
266,9
125,4
327,8
267,3
194,3
329,4
481,6
Темпера-
1 ТЛ7ПЭ
1 ту {л*
плавле-
плавления
368,8
248,0
414,0
. 120 разлаг.
400 разлаг.
505
482 разлаг.
333
592
308
570
561
470
—
днссоц. при
нагреванииг
то же
1560 разлаг.
1538 разлаг.
днссоц. свы-
свыше 530°х
17051
1900
240 разлаг.
975
398
Та
о лица 2
Темпера- |
тура
кипения
Примечание
разлаг.г
—
—
—
—
—
—
400 разлаг.
—
—
—
—
—
795 диссоц.
—
— .
—
—
—
—
—
—
—
гигроскоп.
гигроскоп.
гигроскоп.
гигроскоп.
гигроскоп.
•
Хлораты, нитраты и соли марганцовой и хромовых кислот раст-
растворимы в воде. В значительно меньшей степени растворяется пер-
перхлорат калия (при 25° в 100 г воды растворяется 1,92 г).
Хлораты в присутствии даже небольшого количества органиче-
органических и неорганических горючих веществ, а также инертных приме-
примесей, частицы которых обладают большой твердостью, являются очень
чувствительными к удару и трению.
По степени опасности в обращении смеси хлоратов с горючими
можно разбить примерно на три группы:
1. Смесь хлората калия с фосфором очень чувствительна даже
к небольшим механическим воздействиям, работать с ней очень
опасно, и поэтому ее не следует применять в военной пиротехнии.
2. Менее опасными, но все же очень чувствительными к удару
и трению являются смеси КСЮ3 + S или КСЮ3 + роданиды.
1 Данные взяты т справочника «Спутник химика», т. II, 1935.
Эти смеси также не рекомедуется применять в военной пиротех-
нии. оставив"их использование в крайних случаях для фейерверков.
3. Относительно менее чувствительными к механическим воздей-
воздействиям по сравнению с первой и второй группами являются смеси
хлората калия с сульфидами мышьяка, углеводами, смолами, с ме-
металлами Mg и А1 или с оксалатом стронция. Эти смеси находят при-
применение для приготовления пиротехнических составов. При изго-
изготовлении составов, содержащих хлораты, требуется большая осто-
осторожность и внимательность в работе, так как не исключена возмож-
возможность получения взрывов. В случае наличия кислот в хлоратных со-
составах может произойти самовоспламенение или взрыв, о чем уже
упоминалось выше.
Перхлораты и нитраты в смеси с горючими веществами менее
чувствительны к механическим воздействиям; однако это не значит,
что с подобными составами можно обращаться без необходимых
мер предосторожности.
Хлораты и перхлораты применяются, главным образом, в сиг-
сигнальных составах, Продукты их разложения — хлориды — наибо-
наиболее легко окрашивают пламя в желаемый цвет. Для увеличения ин-
интенсивности горения хлораты и перхлораты в небольших количе-
количествах иногда применяются в осветительных, зажигательных н других
составах.
Нитраты и окислы металлов применяются в осветительных, трас-
трассирующих, зажигательных и имитационных составах. В меньшей
степени нитраты применяются в составах сигнальных огней по той
причине, что продукты их разложения —• окислы — сравнительно
хуже, чем хлориды, окрашивают пламя.
Ниже приводятся требования, которым должны удовлетворять
важнейшие окислители, применяемые в пиротехнии.
Таблица 3
Технические требования к окислителям
1.8
э
<?
1
2
3
4
5
6
%А '1 l/TYlfSUfiO'T UTf О
LX ctW MtrrlU Dd.rU 1U
Содержание чистого
продукта не менее . .
Влажность не более . .
Нерастворимых в воде
примесей не более . .
Реакция водного рас-
раствора на лакмус . .
Хлористых солей не
более
Содержание тяжелых
металлов не более . .
Ba(NO3),
98,5%
0,5%
10,3%
иейтр.
01%
">•*¦ /о
следы
О к и с
KN"()8
99,8%
о,ш%
—
неитр.
0,03%
не допус-
допускается
л и т е л и
КСК>з ; Ва(СЮ3J
98,5% 98,5%
0,3% 0,3%
0,3% 0,3%
нентр. нейтр.
0->°' 000/
к';~ . О "j-1 /о
— следы
19
Продолж. та б л. 3
Окне л и т е л и
Наименование
KNO3 КС1(K Яа(СКKJ
7 Солен брома
8 Углекислых солей не
более
9 Солей хлорноватой и
' ХЛОрИОЙ КИСЛОТ . • ¦
1.0 Солей серной кислоты .
11 Солей кальция и .магния
не донус- i не допус-
допускается ' кается
не ду
кается
Указанные окислители должны иметь вид мелких кристаллов
белого цвета, без видимых на-глаз посторонних загрязнений. Они
не должны иметь следов явной подмочки.
§ 9. Физикс-химические свойства горючих веществ
Применяемые в пиротехнических составах неорганические и ор-
органические горючие вещества при взаимодействии с окислителем
должны в зависимости от назначения составов выделять требуемое
количество теплоты и давать соответствующий эффект (осветитель-
(осветительный, зажигательный, реактивный и т. п.).
Неорганические горючие
Из неорганических горючих применяются, главным образом,
следующие вещества:
а) А л ю м и н и й А1. Серебристо-белый металл, уд. вес около
2,7. Температура плавления алюминия 658°, температура кипения
по Гринвуду 1800°, по Ваттенбергу 2200°. При температуре около
600° делается хрупким и может быть истолчен в порошок. По отно-
отношению к воде алюминий вполне устойчив. Однако жесткая вода,
содержащая соли Са, Mg или РЬ, разъедает даже самый чистый
технический алюминий. Соляная кислота легко растворяет алю-
алюминий, разбавленная серная кислота действует на него, медленнее
действует концентрированная кислота. В холодной HNO;! нера-
нерастворим.
Слабые кислоты, содержащиеся в технических смолах, лаки,
спирты и офиры алюминий не разрушают.
Щелочи растворяют алюминий с образованием алюминатов:
20
Аммиак действует на алюминий в водном растворе, образуя гидрат окиси.
Растворы хлористых соединений разрушают алюминий вследствие присут-
присутствия в них ионов хлора. Силикаты щело-чиых металлов и ртутные соли также
разъедают алюминий.
Алюминий обладает высокими термохимическими свойствами.
Порошкообразный алюминий, нагретый до 700—800° легко вспыхи-
вспыхивает и энергично горит на воздухе белым пламенем, превращаясь
в окись алюминия, по реакции:
2А14- it5'J = А12(K
и выделяя при этом большое количество тепла.
О теплотворной способности алюминия по сравнению с другими
металлами, можно ^судить по следующим данным:
1 кг алюминия выделяет при сгорании .... 71 ±i' Кал.
I » магния » >> » .... 600.0 >
1 >> кальция » >> » .... Я62О '>
1 >> натрия » » » .... 2ISO .>
1 >> марганца » » » .... I-J20 >>
Образующаяся окись алюминия имеет очень высокую темпера-
температуру плавления в 2050°. Большое химическое сродство алюминия
к кислороду делает его энергичным восстановителем окислов, а также
и сернистых металлов.
Алюминий применяется в виде порошка и пудры в осветитель-
осветительных, трассирующих, зажигательных и имитационных составах.
Разница между алюминиевым порошком и пудрой состоит в том,
что порошок, представляет собой частицы закругленной формы (в виде
капель), а пудра — в виде листочков максимально плоской формы
(вид лепестков).
В составах сигнальных пламен алюминий употребляется для уве-„
Л1гн?шш яркости.
Алюминий, идущий па изготовление пиротехнических составов,
должен удовлетворять следующим требованиям:
Т л б л и Ц а 4
II а и м е и о н а и п е
Пудра
Порошок
I. Активного алюминия не менее j 98,°o ! •$%
2 | Окиси алюминия не о о лее \ 1,0°о ^,0%
В | Железа ¦ » » | 0,0% 0,8%
4 Кремния » » ; o,i% 0,<>%
о Меди » » ' _ следы
0 Свинца » » ! »
7 Жиров » » . . \ '..'.{ 0.0°;, 0,5»;,
8 Влажности ,> ,> i <j 2°0 0:2l'o
,9 Марганца » >> I :"*_ о;Л%
21
Кроме того, алюминий не должен содержать видимых на-глаз
примесей, а также слипшихся комочков и следов подмочки. Алюми-
Алюминиевый порошок должен проходить через сито, имеющее 60 отвер-
отверстий на линейный сантиметр.
б) Магний Mg. Серебристый порошок, уд. вес 1,75. Темпера-
Температура плавления магния 650°, температура кипения 1120°. Вода даже
при обыкновенной температуре действует на магний, окисляя его
по уравнению:
M 2O
), a
Оксидная пленка MgO не предохраняет магний от коррозии, так
как она легко растворима в воде.
i Разбавленные и концентрированные кислоты энергично дей-
; ствуют на магний с выделением водорода и образованием магние-
\ вых солей. Свойства магния находятся в большой зависимости от
j его примесей. Например, примесь MgCl2 обусловливает гигроскопич-
гигроскопичность металлического магния с образованием кислого раствора.
[Присутствие хлоридов натрия и калия особенно вредно отражается
на качестве магния. Магний, получаемый путем возгонки под ва-
вакуумом, обладает большой чистотой (содержание в нем металла
199,98%). На такой магний вода не действует, и даже морская вода
/и слабая соляная кислота действуют незначительно1.
Как и алюминий, магний обладает высокими термохимическими
свойствами. При нагревании на воздухе до 600° он легко воспла-
воспламеняется и горит с образованием окиси магния:
2Mg + Oa=2MgO,
которая, накаливаясь, испускает ослепительно белый свет, богатый
ультрафиолетовыми лучами. Образующаяся MgO является чрезвы-
чрезвычайно тугоплавким веществом (температура плавления 2800°). По
данным Эдера,температура горения магния на воздухе равна 3680°К,
а в кислороде 4000 ° К.
Применяемый почти во всех пиротехнических составах магний
должен удовлетворять следующим требованиям:
Т а б л и ц а 5
с
о
с
о
с
Наименование
I сорт
II сорт
°/
Активного магния . ^
Окиси магния не более
Железа » »
Кремния » »
Меди
Жиров и масел ....
Влажности не более
98
!,.')
0,3")
0,15
не допуспается
не допускается
0,2
95
\
0.55
0,15
0,5
0,2
1 Второе всесоюзное совещание по цветным металлам, т. I, 1927.
22
Магний не должен содержать видимых на-глаз посторонних при-
примесей, слипшихся кусочков и следов подмочки. Порошок магния
должен проходить через сито, имеющее 30 отверстий на линейный
сантиметр.ч Иногда применяется более тонкоизмельченный Mg.
в) Цирконий1 Zr. Тонко измельченный порошок черного
цвета, уд. вес 6,53. Температура плавления циркония 1930°, тем-
температура кипения около 2500°. Вода, а также разведенные кислоты
л 'щелочи не действуют или почти не действуют на металлический
цирконий. При нагревании на воздухе до 210—275° он горит осле-
ослепительно ярким светом с образованием двуокиси циркония ZrO3
и нитрида циркония ZrN. При горении циркония дым не образуется.
Температура плавления двуокиси циркония 2715° ± 20°; будучи
нагретой, ZrO2 излучает интенсивный свет. Цирконий и его соедине-
соединения применяются в бездымных осветительных составах, а также для
получения фотовспышек.
г) С п л а в А1 — Mg (соотношение примерно 50 : 50) пред-
представляет собой химическое соединение Mg4Al3c содержанием 54,5%
алюминия, с температурой плавления 462,7° и теплотой образова-
образования 49 Кал ('г-мол. Подобное соединение очень хрупко и поэтому
легко подвергается измельчению, тогда как измельчение алюминия
или магния представляет большие трудности.
Этот сплав употребляется в пиротехнических составах вместо
алюминия и магния.
Сплав алюминия с магнием должен удовлетворять следующим
требованиям:
Т а б л и ц а 6
№
по
пор.
Наименование
Активного металла не менее
Окиси алюминия и магния не более . . .
Влажность не более
Жиров * »
Железа » >> . .
Нерастворимых примесей (кремнии и др.)
не более
Меди не более . . .
Соотношение алюминия и магния . . . .
94
4
0,2
0,4
0,5
0,5
0,2
50 : 50 ±
По внешнему виду порошок сплава должен быть серебристо-
серого цвета без видимых на-глаз примесей. Измельченный сплав
перед употреблением обычно просеивают через сито, имеющее 60
отверстий на линейный сантиметр.
ц) Другие сплавы, как, например, сплавы Al — Si или
Al— Mg — Si с добавками железа применяются в пиротехнических
составах вместо магния и алюминия. Сплав Al — Si с содержанием
1 К р е ч, Цирконий и его соединения, жури. «Прикладная химия*, т. X,
вып. 10/11, 1937.
23
кремния выше 20% сравнительно легко подвергается измельче-
измельчению. Кроме этих сплавов известны сплавы с цирконием и другими
редкими землями.
е) С е р a S. Ромбическая сера (а-сера), желтого ^цвета, " уд.
вес. 2,06, при обыкновенной температуре является •уст°йчивой.
В воде ромбическая сера не растворяется, слабо растворяется в бен-
шле, спирте, эфире п других органических растворителях и легко
растворяется в сероуглероде и анилине. f
При температуре свыше П<Г ромбическая сера плавится, образуя легко
поднпжную жидкость. После медленного остывания образуется монокли ни-
ческая модификация серы (р-сера) с удельным весом 1,96 и точкой плавления
11У°. Моноклнническая сера при обыкновенной температуре неустойчива и
распадается с образованием мелких ромбических кристалликов.
При температуре выше 1(>OJ сера становится коричневой, а при темпера-
температуре 200° она становится вязкой и имеет темно коричневый цвет. При 400° сера
вновь становится совершенно жидкой, а при температуре 444,5° закипает.
При 2000° молекула серы распадается на атомы.
При температуре 450° сера горггг. образуя SO2; при этом пламя
имеет светлоголубой цвет.При сильном трении сера способна электри-
электризоваться.
Сера хорошо горит в присутствии окислителей — хлоратов.
При горении серы с бертолетовой солью образуется бледное пламя,
которое путем добавок солей стронция, бария, меди или натрия,
можно окрашивать в красный, зеленый и другие цвета. Применяе-
Применяемая- в пиротехнических составах сера совершенно не должна содер-
содержать кислот. *
ж) ФосфорР.В пиротехннп употребляются белый и красный
фосфор. Удельный вес белого фосфора 1,82, температура плавления
44°, температура кипения 278°. В воде белый фосфор нерастворим;
хорошо растворяется в сероуглероде, хлороформе и жидких маслах.
Если таким раствором смочить бумажку, то она по высыхании салт
воспламеняется на воздухе. Фосфор является энергичным восста-
восстановителем. Соляная кислота и разбавленная серная кислота на фос-
фосфор не действуют. Азотная кислота окисляет фосфор с образованием
фосфористой кислоты. Белый фосфор во влажном воздухе при тем- ~
пер ату ре 30° загорается, образуя при этом густой белый дым — фос-
фосфорный ангидрид.
2Р+ 2,5 О3 =. Р2О3. ;
Поэтому, белый фосфор также применяют как дымообразующее ве-
вещество. Белый фосфор очень ядовит.
Красный фосфор готовится из белого фосфора путем нагревания
последнего в закрытых железных сосудах при температуре 250—
300° и кипячения с раствором щелочи для удаления непрореагировав-
шего белого фосфора с последующей промывкой водой. Уд. вес
красного фосфора 1,90—2,11, температура плавления 592°.5. Темпе-
Температура воспламенения пурпурного фосфора 210—240°, а рубипо-
нового фосфора 346°. Смесь этих разновидностей фосфора обычно
и называется красным фосфором. Если' в последнем присутствует
24
хотя бы и в небольших количествах белый фосфор, то это может
привести к самовоспламенению.
Белый и красный фосфор употребляются в зажигательных со-
составах. Кроме того, белый фосфор употребляется еще как дымо-
дымообразующее вещество/
Кра.чшй: фосфор должен удовлетворять следующим требованиям:
Т а й л и ц а 7
II а и м е и о в а п и
250°
П г. о/
(),о%
0Д%
0,7%
о;
следы
ОД'Го
200
Цвет от малиново-красного от малппо-
до фиолетово-красного по-крастнп
I до темно-
! Фиолетовое*
Температура воспламенения не
ниже <
Влажность не выше
Содержание красного фосфора '
не ниже , 1)8,5%
Фосфорной кислоты в переводе j
на Р2О5 не выше ' 1%
Желтого фосфора ' следы
Остатка после растворешш в
HNO3 ие более
Серы, железа, мышьяка, кальция
в сумме но выше
следы
0,3%
В Селом фосфоре должно содержаться фосфора не .менее 99.5%.
температура затвердевания должна быть не менее 43°, нераствори-
нерастворимых в сероуглероде примесей допускается не" более 0.5%. содержание
серы не более 0.2%.
з) С е с к в и с у л ь ф и д P4S:J. Вместо фосфора в спичечной
промышленности часто применяется так называемый сесквцеульфид.
т. е. сернистый фосфор, для изготовления спичечных головок, за-
загорающихся при трении о всякую поверхность. Температура плав-
плавления сесквпеульфида 172°. температура кипения его в атмос-
атмосфере СО> 408°. Химически чистый сесквпеульфид при обыкновенной
температуре устойчив и не изменяется даже в присутствии влаги -
На воздухе он воспламеняется при 100 ° L и горит с образованием
пламени.
Органические горючие
а) Идитол C.ljKj-Oo есть искусственная смола от светложе..:-
того до темножелтоп) цвета. Получается она конденсацией фенола
1 Рем п, Неорганическая химия, т. I, 193'*.
A00 весовых частей) и формальдегида B7,4 весовых части) в при-
присутствии небольшого количества 0,2% соляной кислоты, служащей
катализатором:
2СвН8ОН4-СН()И = Н/
+ НаО
[метилендифенол]
Вначале смесь фенола и формальдегида подогревают до темпера-
температуры 95—96° (смесь кипит), после чего реакция идет ;;а счет выделяю-
выделяющегося при конденсации тепла. Образовавшийся продукт сушат
в вакууме-котле, вначале при температуре 80°, а затем, при темпера-
температуре 110° в течение 16 час. Обычно в готовом продукте остается
до 3—5% свободного фенола.
Указанная выше формула идитола С13Н1?О2 является простей-
простейшей. На самом же деле она более сложна и, как это показали исследо-
исследования Поллака и Розенфельда и др., идитол как смола типа ново-
лаков содержит не менее семи окспбензольных колец, связанных
между собой метиленовыми группами:
он/4 он/Ч он/Ч он/Ч
ОН
/\
ОН
он
/\
i 1
/\/
Поэтому можно формулу идитола написать и так: С48Н4аО7. ,
Уд. вес идитола равен около 1; температура плавления 80—
110° г. В_воде идитол нерастворим, но зато хорошо растворяется
в сп]щ^е~^(|щ)^ применяется в пиротехнических
составах как горючее и связывающее"" вещество.
\ По техническим условиям идитол должен полностью растворяться
Iв спирте и иметь температуру плавления не ниже 90°. Присутствие
{свободного фенола допускается не более 4%.
' б)Бакелиты, как и идитол. относятся к фенолальдегидным
смолам. Бакелит получается также из фенола и формальдегида,
¦с той лишь разницей, что эти продукты берутся в другом соотноше-
соотношении, а в качестве катализатора берется щелочный раствор. Различают
бакелит А — начальный продукт конденсации, уд. вес 1,18—1,19,
с температурой плавления 50—60 °. Этот бакелит растворим в спирте,
ацетоне, феноле, глицерине и едких щелочах.
При дальнейшем нагревании бакелит А переходит в следующий
продукт конденсации, называемый бакелитом В. На бакелит В
большинство растворителей не действует. При более долгом нагре-
нагревании образуется окончательный продукт конденсации бакелит С,
уд. вес 1,22—1,30. Бакелит С не растворяется в маслах, слабых
щелочах, кислотах и других растворителях и в них не разбухает.
Этот продукт не плавится даже при температурах свыше 200°. Весь
1 Уша и о в, Искусственные Смолы, 1929.
процесс конденсации бакелита можно изобразить следующими урав-
уравнениями:
,ОН
\СН2ОН
(оисибензиловьш спирт)
/СН2ОП
сн2ом
;()
ХСП2ОН
[простой эфир оксибензнлового
спирта (бакелит А))
/
(Л-LOH
2) 3
НСОН =3H2O-f
^ J 2\yi4CH2OCeH4CHaOCeH4CHaO'/
[циклический полимер оксибензилового
спирта (бакелит В));.
3) п. С43Н38О7 -> (С43Н38О7)П
[бакелит С — продукт полиме-
полимеризации молекул бакелита В]
в) Шеллак С16Н24О3 является естественной смолой, имеющей
вид тонких непрозрачных пластинок оранжево-желтого цвета.
Получается шеллак на тропических растениях в результате укуса
их насекомыми. Уд. вес шеллака около 1,0; температура плавления
115—120° 1. Шеллак частично растворим в спирте. В хлороформе,
эфире и бензоле шеллак растворяется в количестве до 15—20%; не-
несколько лучше растворяется в анилине. Иногда шеллак фальсифи-
фальсифицируется канифолью, что впрочем можно обнаружить, так как ка-
канифоль растворяется в лигроине, а шеллак в нем нерастворим.
Шеллак обычно вводится в пиротехнические составы в виде лака ,
(раствора шеллака в спирте) в качестве горючего и цементирующего \
вещества. Составы на шеллаке горят равномерно, примерно в два \
раза медленнее, чем аналогичные составы на,идитоле. По техниче-
техническим условиям шеллак должен иметь температуру плавления в пре-
пределах 75—115°, плотность в пределах 1,04—1,18, йодное число не ;
более 20, кислотное число 65, число омыления не более 250. /'
г) Канифоль С20Н30О22 представляет собой остаток от пе-
перегонки естественной смолы хвойных деревьев. Канифоль состоит,
1 Г.Каст и Л- М е ц, Химические исследования взрывчатых веществ»
193'».
2 Н. Н- Л ю б а в и н, Техническая химия, т. VI, ч. 2, 19Г«.
2 i
главным образом, из, аморфных смоляных кислот. По внешнему
виду она бывает от светложелтого до светлокорнчневого цвета. Бо-
Более, темные цвета канифоли называют гарпиусом. Уд. вес канифоли
1.01—1,08, темные сорта имеют уд. вес выше 1,1. Температура плав-
плавления 100—130°. Канифоль растворяется в спирте, эфире, ацетоне,
бензоле, хлороформе, метиловом спирте и других растворителях,
причем спиртовой раствор имеет кислую реакцию. В поде канифоль
не растворяется. Крепкие кислоты растворяют канифоль. При утом
азотная кислота ее совершенно разрушает, образуя щавелевую
кислоту, а серная кислота разрушает ее при нагревании. На воздухе
канифоль горит светло коптящим пламенем. С течением времени ка-
канифоль на воздухе изменяется вследствие окисления. Канифоль
применяется в пиротехнических составах как горючее и связываю-
связывающее вещество.
Составы на канифоли горят примерно в три раза медленнее, чем
аналогичные составы на идитоле. По техническим условиям кани-
канифоль должна иметь температуру размягчения не менее 65 °и влажность
-~ие более 1%.
д) Р е з и и а т ы. Получение резинатов основано на свойство
канифоли вступать в реакцию с окисями или гидратами окисей
металлов. Например, резинат кальция получается по уравнению
2С19И,9СО()Н + Са(ОНJ = 2II2O + (CteHMCOOJCa.
На ИH весовых частей канифоли берут 8 весовых частей гашеной извести-
Сначала канифоль расплавляют в котле'при температуре 180°, затем добав-
добавляют небольшими порциями гашеную известь, после чего поднимают темпера-
температуру до 200^210°. Полученный продукт имеет температуру плавления
• Резинат кальция растворим в четыреххлористом углероде, в спирте
не растворяется. Подобно резинату кальция можно"получить и рези-
резинаты других металлов, например, стронция, магния, алюминия, мар-
марганца и др. Применяются резинаты в пиротехнических составах, как-
горючие вещества.
е) Олифа — жидкое вещество, приготовляемое из масел с при-
прибавлением «сиккативов»—катализаторов (РЬО, РЬ3О4 , МпО2 и других
окислов), т. е. веществ, ускоряющих окисление ненасыщенных сое-
соединений. Для приготовления олифы обычно берут льняное масло,
которое состоит из соединений глицерина с кислотами сложного
состава; такие соединения называются глицеридами.
В состав лышногб масла входят следующие кислоты: олоиновап
Сг7Н38СООН с одной двойной связью, лшюлевая С17Н:ПСООН с двумя
двойными связями и линоленовая С17Н29СООН с тремя двойными
связями.
Льняное масло состоит па 50% из глнцерпдов двух изомерных
линоленовых кислот. Кроме последних в льняное масло входят еще
• глицериды пальмитиновой С10НГ2О., и стеариновой С18НЛ6О., кислот,
которые не относятся к группе высыхающих масел.
28
f
Олифа является прекрасным цементирующим веществом. Пиротех-
Пиротехнические составы, изготовленные на олифе, являются более стой-
стойкими, чем аналогичные составы, изготовленные с применением смол.
Однако олифа обладает существенным недостатком, заключающимся
в том, что изготовленные на ней составы должны подвергаться дли-
длительной сушке (до нескольких суток) в зависимости от тех сиккативов,
которые были взяты при приготовлении ее из л:няного масля.
По техническим условиям олифа должна быть от светложелтого
до вишневого цвета, уд. веса 0,935—0,945, прозрачной при темпера-
температуре 13—20° в течение 24 час; отстой не более 1% по объему, йод-
йодное число 165, кислотное число не более 6, число омыления не бо-
более 185. зольность не более 0,5%.
ж) К а с т о р о в о е мае л о относится к типу невысыхающих
масел и получается из семян клещевнцы. Оно состоит из большого
количества глицерпдов рицинолевой и изорищшолевон кислот и
' некоторого количества насыщенных кислот. Касторовое масло
очень вязкая, бесцветная (некоторые сорта его окрашены в желтый
цвет) жидкость, уд. веса 0,96—0,97 при 15°. Температура плавления
10—18°. Касторовое масло смешивается с абсолютным спиртом и
другими органическими растворителями, растворяется в вазелине,
почти не растворимо в бензине и в парафиновом масле.
Применяющееся в пиротехнип как флегматизирующее вещество,!
касторовое масло не должно содержать минеральных кислот и смоли-1,!
стых веществ, кислотное число должно быть не более 5. йодное чи-j
ело 88. число омыления 176.
з) V голь. В пиротехнических составах употребляется дре-
древесный уголь, получаемый путем обжига разных мягких и несмоли-
несмолистых: пород дерева (ольха, черемуха, крушина, ива и т. п.) без до-
доступа воздуха. Цвет угля бывает от бурого до совершенно черного
в зависимости от условий обжига.
л
Черный уголь получается с содержанием углерода 80—85°О при темпера-
температуре обжига в 350—450° в течение 6—7 час, бурый уголь с содержанием угле-
углерода 70—75% при температуре обжига в 280—320° в течение времени около
9 час Черный уголь менее гигроскопичен, чем бурый '. Калорийность черного
угля с содержанием 90% углерода около 8100 Кал/кг, а бурого угля с содер-
содержанием 69% углерода около 6700 Кал/кг. Плотность угля зависит от природы
дерева и условии обжига: при температуре обжига в 350° d = 1.50. а при тем-
температуре в .1500° (I =1,89. С увеличением температуры обжига температура
воспламенения угли возрастает, о чем свидетельствуют следующие данные:
Сильно прокаленный
уголь, а также уголь \ул Т а б л и и а 8
твердых пород дерева горит ¦'
.медленнее, чем обычно про- Томперап [>а обжига ; Температура иоепла-
каленньш уголь \гл мягких С, ' менёнии °С
пород дерева. —«_——__—»^__—^_____—______________
Черный измельчен-
измельченный уголь более под-
210—280
1000—1500
:!|«| -3(iO
IVXJ—800
Г. Ф. С и ниве к и а, Справочник для .мастеров но дымным порокам,
!933.
29
вержен самовозгоранию, чем бурый; поэтому уголь надо хранить
в возможно меньших количествах. В пиротехнических составах
уголь употребляется в качестве горючего вещества.
Применяемый в пиротехнии уголь должен содержать углерода
78—84%; влажность не более 0,75%, зольность 1,5—3%, реакция
водной вытяжки должна быть нейтральной.
/\Ч
к) Антрацен С14Н,0 | J
и) Нафталин С10Н8 | || [ . Белое кристаллическое ве-
щество, имеющее специфический запах. Получается нафталин из
каменноугольного дегтя, из фракций, кипящих между 120—170°;
уд. вес — 1,145, плавится при 80° и кипит при 218°. Нафталин
в воде нерастворим, хорошо растворяется в горячем спирте, эфире
и бензоле. Расплавленный нафталин растворяет 1 индиго, фосфор,
серу, а также сернистые мышьяк и сурьму, которые выделяются
в кристаллах при охлаждении. Нафталин легко возгоняется даже
при комнатной температуре. При горении нафталин дает коптящее
пламя. Применяется_он^большей частью в составах для получения
черного~или оелого^дыма,. ^
I . Представляет собой по
внешнему виду бесцветные пластинки. Встречается он в каменно-
каменноугольном дегте в количестве 0,25—0,45% (например, в антраценовом
масле, кипящем выше 270°). "Уд. вес 1,242; химически чистый
антрацен возгоняется при температуре плавления в 217я, кипит при
351°. Антрацен легко растворяется в горячем бензоле, трудно раст-
растворяется в спирте и эфире, в воде нерастворим. AHrrjaflejHJxpHMejffi3?Ti^
]з_пиротехнических составах, ^как^ и_нафта.лин,_ддя.-лолуч.еш|я..ч5р-
ногоТг б^оГо^ЗымаТ^ " "
""л") Пар а ф и н. Представляет собой смесь твердых углеводо-
углеводородов (СпН2п+2)> получаемых из нефти. Удельный вес при обыкно-
обыкновенной температуре 0,862—0,915, температура плавления в зави-
зависимости от чистоты находится в пределах 38—82°, температура ки-
кипения выше 300°. Парафин в воде нерастворим, мало растворим
в спирте, более растворим в эфире, бензине и сероуглероде.
В пиротехнических составах он применяется как флегматизатор,
а_также дл~я~ уменьшения^^^ гигроскопичности"! замедления~горения
составокГ
м) У г л е в о д ы. В пиротехнических составах применяются
следующие углеводы:
Тростниковый сахар С12Н22О1г, уд. веса 1*588. Плавится при
185° с небольшим разложением; хорошо растворим в воде.
Молочный сахар С^Н^Оц (содержится в молоке в количестве
4 — 5%). Уд. вес 1,525, температура плавления около 200°.
Хорошо растворяется в воде, в спирте очень трудно. Как и тростни-
1 Н. И. Л ю б а в и н, Техническая химия, т. V, ч. 1,
1910.
ковый сахар, применяется большей частью в качестве горючего в сиг-
сигнальных составах.
Крахмал С6Н10О5. Легко растворим в горячей воде. Применяется
как горючее »и склеивающее вещество.
Декстрин (CeH10O5)n- По внешнему виду желтого или белого
цвета, уд. веса^ОЗ&.-Хорошо растворим в воде, нерастворим в спирте
и эфире. Применяется как горючее и склеивающее вещество.
Метальдегид (С>Н4ОL. Это вещество является продуктом поли-
полимеризации четырех молекул анетальде-гида. Температура плавления
12°, в воде нерастворим. Растворимость в спирте и эфире при кипя-
кипячении соответственно 1,8 и 0,5%.
Применяется в пиротехнии в качестве горючего вещества1.
В нижепомещаемой таблипе указаны требования, которым должны
удовлетворять парафин и углеводы.
Та блица 9
Наименование
К)
Чистого продукта
не менее . . • . .
Влажность не более . .
Реакция воднрго
раствора
Нерастворимых в воде
примесей не более .
Температура плавления
Цвет
Зольность
Кислотное число
не более ....
Растворимость в воде
при 17,5° не менее
Железа
Крахмал i Декстрин.
белый
98,5%
-b'J/o
иейтр.
0,2% '
200—'220е
белый
0 4°'
18
следы
« от оелого
до желтого
0,4%
40
§ 10. Цементаторы и флегматизаторы
Цементирующими веществами называются такие вещества, ко-
которые обеспечивают получение необходимой механической прочности
спрессованных пиротехнических изделий (звездки, сегменты, факелы
и т. п.). Требуемая прочность определяется условиями применения,
т. е. необходимостью предотвратить разрушение спрессованных
элементов.
Цементирующие вещества, применяемые в пиротехнических со-
составах, должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Они должны обладать такой связующей способностью, которая |
обеспечила бы достаточную прочность спрессованных элементов.
1 A. F о U 1 о n, Ztschr. Schiss u. Speng., 28, 376, ИШ.
з;
'2. Они не должны понижать пиротехнических свойств и физико-
химическую стойкость составов.
3. Цементатор дол?кен. быть активным компонентом, принимаю-
принимающим участие в реакции горения составов.
В качестве цементирующих веществ в пиротехнии применяют
смолы, например, идитол, бакелит, шеллак, канифоль, гумми-ара-
•бик и др. Также широко применяются крахмал, декстрин и олифа.
Смолы обычно вводят в пиротехнические составы в виде раство-
растворов их "в этиловом спирте или в других растворителях^, Гумм_н-ара-
б гк, крахмал, и декстрин вводят в составы в виде раствох)ов их в воде..
Хорошая летучесть органических растворителей позволяет приго-
приготовлять составы с применением смол значительно быстрее, чем при-
приготовление составов на крахмале или декстрине.
Так как олифа высыхает очень медленно, то для получения до-
достаточной прочности составов на олифе обычно требуется сушить их
в течение нескольких суток.
Механическая прочность спрессованных составов на одном и
том же цементаторе колеблется в зависимости от процентного содер-
содержания цементатора, свойств компонентов, величины зерна и способа
приготовления и т. д. Например, после хранения шашек на олифе
в течение месяца при температуре 60° прочность их увеличивается
в два-три раза. Следовательно, чем лучше высушен состав на олифе,
тем прочность будет больше. Наилучшая прочность составов с при-
применением смол достигается в том случае, если в составе остается
¦остаточного растворителя (спирта) в количестве 0,4—0v6%. С увели-
увеличением давления запрессовки механическая прочность пиротехни-
пиротехнических изделий возрастает — вначале быстро, а затем медленнее.
Смолы и олифа обладают помимо цементирующей способности.
т акже ~ й" ф л ег»гатиВТ1рующн[мй" "свойствами..
К флегматизирующим веществам предъявляются следующие тре-
требования:
1. Обладать хорошей обволакивающей способностью.
2. Быть нейтральным в химическом отношении, не взаимодей-
взаимодействовать с другими компонентами пиротехнического состава во время
хранения и в то же время быть активным компонентом, принимающим
участие в реакции горения.
3. Иметь высокую теплоемкость и высокую температуру вспышки.
В качестве флегматизирующнх веществ в пиротехнии употреб-
употребляются помимо смол также различные масла, парафин, вазелин и др.
Песок, отекло, порошки металлов и другие примеси, которые по
твердости превосходят твердость компонентов пиротехнического
состава, приводят к повышению чувствительности. Флегматизация
требуется для тех составов, которые являются особенно чувстви-
чувствительными к механическим воздействиям (удар, трение).
Небольшая добавка парафина C—5%) в пиротехнические составы,
содержащие хлораты, делает их менее чувствительными к механиче-
механическим воздействиям, а следовательно, и более безопасными в произ-
производстве и в обращении.
ГЛАВА III
РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ И МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ РЕЦЕПТУР
ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
§ 11. Процесс горения и образования пламени
Большинство реакций горения пиротехнических составов про-
протекает при высокой температуре и обычно сопровождается явлением
пламени. В результате горения получаются твердые и газообразные
вещества, как, например, в тройной смеси, состоящей из перхлората
калия, щавелевокислого стронция и идитола:
8КСЮ4 + 2SrC2O4 + С13Н12О2 = 8КС1 -f 2SrO + 17СОа
6НЯО
или только твердые, как, например,, при реакции горения термита
Fe2O3 + 2A1 = А12О3 4- 2Fe.
Для начала горения состава требуется тепловое воздействие,
т.е. нагревание хотя бы части состава до определенной температуры,
называемой температурой воспламенения. После воспламенения
состава нет надобности в дальнейшем нагревании, так как выделяю-
выделяющееся прп этом количество теплоты уже достаточно для воспламенения
соседних слоев. В зависимости от характера применяемого окисли-
окислителя и горючего скорость горения состава бывает различной.
Процесс горения горючих веществ идет в присутствии обычно
применяемых твердых окислителей более энергично, чем процесс
горения тех же веществ на воздухе. Однако в атмосфере кислорода
процесс идет еще более энергично, чем в присутствии упомянутых
выше окислителей.
В помещенной ниже таблице приводится характеристика горения
некоторых горючих веществ на воздухе и в атмосфере кислорода.
Горение пиротехнических составов можно рассматривать как
окислительно-восстановительный процесс. Причем энергия, осво-
освобождающаяся в результате химической реакции, используется не
для производства механической работы, как у порохов и взрыв-
взрывчатых веществ, а для получения определенного пиротехнического
эффекта (света, тепла, дыма и пр.).
Пиротехния—1044—3 33
Т а б лица 10
пор.
А
1
2
3
4
5
6
Наименование горючих
веществ
Уголь
Сера
Белый фосфор ....
Натрий
Магний
Железо, сталь ....
Характеристика горения
на воздухе {
Гаснет
Слабое пламя
Дает пламя
Слабое пламя
Хорошо горит
Не горят
в атмосфере кислорода
, Быстро раскаляется и горит
с образованием СО-
Сгорает с гораздо большим
пламенем спнеиатого цвета,
образуя SCX.
Яркое белое пламя с обра-
образованием Р2О5
Яркое желтое пламя с обра-
образованием Na2O
Горит энергичнее, чем на
воздухе, с образованием MgO
Сгорают с разбрызгиванием
искр во все стороны
Из явлений, сопровождающих процесс горения, следует под-
подчеркнуть явление пламени. Пламя есть горящие и накаленные*при
горении пары и газы. Последние дают бледное, мало светящееся пламя
(например, пламя горящего спирта, серы и водорода), которое, од-
однако, можно сделать светящимся при введении в него твердых ча-
частиц.
§ 12. Горение двойных смесей
Основой пиротехнического состава являются двойные смеси (го-
(горючее вещество и окислитель). В зависимости от назначения соста-
составов и эффект горения двойных смесей должен быть различным.
Двойные смеси, применяемые для приготовления осветительных
составов, при горении должны излучать максимальное количество
световой энергии. Этому условию наиболее удовлетворяют смеси,
состоящие из окислителей и металла. В качестве окислителей при-
применяют нитраты, перхлораты и др., а из металлов — магний, алю-
'миний, или их сплавы, реже цирконий и др. Осветительный состав
из компонентов Ba(NO3J + Mg — смола можно рассматривать, как
состоящий из двух двойных смесей: Ba(NO3J + Mg и Ba(NO3J4-
+ смола. Первая смесь обеспечивает необходимый световой эффект,
а вторая смесь служит замедлителем горения.
Двойные смеси для приготовления составов сигнальных огней
при горении должны давать достаточную насыщенность цвета (гу-
34
стоту окраски). В качестве окислителей применяют такие соедине-
соединения, которые содержат металл, окрашивающий пламя в характерный
цвет. В качестве горючих применяют смолы, серу, металлы. Из двой-
двойных смесей, дающих характерное пламя, следует упомянуть зеленый
огонь Ва(СЮ;,)з + смола. Состав красного огня из компонентов
КСЮ3 + Sr(NO3J + смола можно считать состоящим из двух
двойных смесей: КСЮ3 + смола и Sr (NO3J -f смола. Первая смесь
дает интенсивное горение и белое пламя. Вторая смесь окраши-
окрашивает пламя в красный цвет.
В термитно-зажигательных составах применяют такие смеси,
которые при горении дают значительное пламя с высокой темпера-
температурой и легко растекающиеся раскаленные шлаки. Для приготовле-
приготовления термитно-зажигательных составов берут смеси, в которых в ка-
качестве окислителей служат окислы и нитраты, а в качестве горючих—
металлы, смолы и др.
Знание физико-химических свойств двойных смесей является
необходимым условием для рациональной разработки рецептур
пиротехнических составов.
§ 13. Расчет двойных смесей
Рецептура двойной смеси определяется реакцией горения. На-
Например, требуется определить соотношение компонентов в двойной
смеси КСЮ3 + С13Н12О2. Чтобы написать реакцию взаимодействия
окислителя с горючим, сначала следует подсчитать число атомов
кислорода,, необходимого для полного сгорания 1 моля горючего,
т. е. для сгорания С в СО2 и Н2 в Н.2О. В данном случае (для
^идитола — С13Н12Оо) это число равно
п 213 + 2 :«>
Затем по уравнению разложения окислителя необходимо под-
подсчитать, сколько атомов кислорода может быть получено от 1 моля
его. В нашем примере:
2ксю3 = 2КС1 + :к\
т. е. из I моля хлората калия получается 3 атома кислорода.
Таким образом для полного сгорания I моля идитола необходимо
взять --- = 10 молей хлората калия, и реакция горения будет иметь
следующий вид:
10КСЮ3 +С13Н12О2 = 10КС1 + 13СО2 4- 6Н2О.
Д я определения соотношения компонентов в данной смеси сперва
следует взять эти вещества, т. е. КСЮ3 (молекулярный вес 122,6)
и С13Н12О.> (молекулярный вес — 200) в грамм-молекулярных со-
соотношениях, в результате чего получим:
для бертолетовой соли КСЮ3 Ю • 122,6 = 1226,0 г
» идитола С13Н12О2- • • 1-200 =200 »
Всего смеси 1426 г
Процент каждого из компонентов данной двойной смеси будет
равен;
1226,0
бертолетовой соли КС1О3 • • "\ЛПо~ • Ю0 — 86,0%,
идитола С13Н120.2
200
1426
100 = 14,0%
Двойные смеси в зависимости от свойств и процентного соотно-
соотношения окислителя и горючего отличаются друг от друга как по
эффекту, так и по скорости горения. По этим признакам их можно
примерно разделить на следующие четыре группы:
1. Двойные смеси, которые в порошкообразном состоянии дают
при зажигании мгновенную вспышку. Таковыми являются смеси
нитратов, хлоратов или перхлоратов с металлами: магнием, алю-
алюминием, цирконием или их сплавами. Будучи спрессованными в виде
шашек, эти смеси сгорают в течение нескольких секунд. Применяются
такие смеси, главным образом, в осветительных и трассирующих
составах.
2. Двойные смеси, скорости горения которых измеряются де-
десятыми долями миллиметра или миллиметрами в секунду1. Пример-
Примерные комбинации таких смесей приводятся нами в нижеследующей
таблице:
Таблица 11
Скорость горения двойных смесей, мм/сек
№ по пор. |
1
2
3
4
5
6
7
Окислитель
КСЮ3
Ва(СЮ,J
KNO,
NaNOg
Sr(NO3J
Ba(NO3J
Pb(NO3J
Горючие
уголь
6,3
2,3
1,9
1,0
1,0
сера
2,5
1,9
антимоний
1,3
иднтол
0,8
0,9
1,0
1.0
1,3
0.9
0.3
0.8
канифоль
0,9
0,8
го
Ч
О
0,5
0,4
сахар обы-
обыкновенный
2,5
1,6
0,5
парафин
0,9
пикрат
аммония
0,8
0,9
Смеси хлоратов с горючими находят широкое применение в со-
составах сигнальных огней, смеси бертолетовой ооли с сахаром или
1 Скорость горения смесей определялась сжиганием составов в бумажных
трубках длиной 25 мм (см. П. С. Ц и т о в и ч, Опыт рациональной пиротех-
нии, ч. 1, 1894; А. Н. Демидов, Образование пиротехнических соста-
составов, 1934).
36
другими горючими применяются в составах сигнальных дымов,
а остальные смееи в той или иной степени применяются в различных
пиротехнических составах.
3. Двойные смеси, которые сгорают с весьма незначительной
скоростью и трудно воспламеняются. К таким смесям относятся,
например, смеси:
iSaNO3 + канифоль,
KNO3 + канифоль, тростниковый сахар или парафин,
Sr(NO3J + С, канифоль, тростниковый сахар, парафин или
олифа,
Ba(NO3J + С, канифоль, тростниковый сахар, парафин или
олифа,
РЬ(ЖKK + тростниковый сахар или олифа.
4. Двойные смеси, не горящие и не способные зажигаться от
обычных средств воспламенения. Таковыми, например, являются
смеси нитратов натрия, калия, стронция или бария с серой. Однако
при введении в эти смеси второго горючего, например, угля, они
сгорают очень энергично, примером чего может служить тройная
смесь KNO3 + S + С (дымный порох).
Третья и четвертая группы применяются для замедления быстро-
горяших составов, входящих в первую и вторую группы.
В таблице 12 приведены рецепты двойных смесей, рассчитанные
на полноту сгорания (в числителе указан процент окислителя,
в знаменателе — процент горючего).
При расчете смесей предполагалось, что нитраты разлагаются
до окислов металлов, свободного кислорода и азота, хлораты и пер-
перхлораты — до хлоридов и свободного кислорода; органические ве-
вещества (смолы, углеводы, углеводороды, метальдегид п резинаты)
окисляются до СО2 и Н3О, сера и сернистая сурьма до SO2 и Sb2O3,
а металлы до соответствующих окислов: А12О3, MgO, ZrO2, Fe2O8
и SiO2-
Помимо окислов в продуктах сгорания могут образоваться и
нитриды. Как известно, азот при обыкновенной температуре является
инертным газом, мало способным вступать в соединения: однако при
высокой температуре его активность значительно возрастает и он
способен при этом, соединяться со многими веществами с образова-
образованием нитридов, например, Li3N, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, Zn3N2
и A1N. Как и окислы, нитриды по большей части являются туго-
тугоплавкими.
§ 14. Составление рецептур пиротехнических составов ^
При составлении рецептур пиротехнических составов руковод-
руководствуются следующим: во-первых, обычно при расчетах не прини-
принимают во внимание кислород воздуха, а считают, что горение проис-
происходит за счет кислорода, заключающегося в составных частях;
во-вторых, рецептура состава подбирается в зависимости от его
назначения. Так, "например, в случае осветительных составов ос-
37
Рецептуры двои
3 о
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Алюминий А1
Магний Mg
Цирконий Zr
Кремний Si
Железо Fe
Сера S
Антимоний Sb2S3
Идитол С13Н12О2
Шеллак С1вНо4О5
Канифоль С2оНз0О
Резинат кальция
Уголь до СО2
Уголь до СО
Парафин CogHsa1)
Нафталин С10Н8
Антрацен С14Н1в
Сахар C12H22OU
Крахмал СвН10О5
Метальдегид (С2Н4ОL
27,0
24,3
91,2
28,1
55,8
32,1
339,7
200,1
296,2
302,4
642,9
12,0
12,0
352,2^
128,1
178,1
342,2
162,1
176,1
К NO,
101,1
E9,2/30,8
62,6/37,5
47,1/52,9
73,5/26,5
71,6/28,4
51,7/48,3
85,8/14,2
84,2/15.8
87,6/12,4
87,1/12,9
77,1/12,9
88,3/11,7
86,9/13,1
74,0/26,0
75,0/25,0
82,1/17,9
Sr(iNO3),
211,6
70,2/29,8
E3,5/36,5
48,1/51,9
74,2/25,8
86,4/13,6
84,8/15,2
88,1/11,9
87,5/12,5
87,6/12,4
77,8/22,2
90,1/9,9
85,7/14,3
новным фактором, характеризующим их качество, является сила
света, а потому выбор компонентов п расчет смесей производится
так, чтобы получить максимальную силу света. В случае сигнальных
составов ночного действия основными показателями их качества
являются насыщенность цвета и сила света. Для зажигательных
составов — температура и величина пламени, а также количество
и характер шлаков. Для ракетных составов применяются такие
смеси, которые в результате горения дают значительное количество
газов, способных совершить необходимую работу.
Выше было отмечено, что основой пиротехнического состава
являются двойные смеси. При комбинации этих двойных смесей
с другими компонентами или другими смесями можно получить со-
состав, который дает желаемый пиротехнический эффект.
Предположим, что нам необходимо получить состав осветитель-
осветительного огня. Тогда, в качестве смеси, дающей световой эффект, возь-
возьмем, например, смесь нитрата бария и магния в соотношении, соот-
соответствующем нижеследующему уравнению:
ВаГ[\ГО3J + 5Mg = Ва() - 5MgO + К2- (!)
«Q 'i О/ '>Л ",О/
UO,>J /о •' lj ' /о
1) Формула парафина избрана из ряда высших углеводородов (парафинов),
у которого температура плавления -f54°.
38
Таблица 12
иых смесей
Ba(NO3),
261.4
Pb(NO3),
331,2
ксю4
138,6
74.4/25.Н
68,3/31.7
53,4/46.1'»
78,8/21,2
58,4/41,"
76,5/23,5
58,1/41,9
88,7/11,3
87,3/12.7
90,2/9,8
89,6/10.4
89,7/10,3
81,3/18,7
91,9/8.1
90.7/9,3
90,6/9.4
78,6/21,4
79,5/20.5
88,1/11,9
78,0/21,4
73,2/16,8
59,2/40,8
80,5/19,5
63,7/36.3
90,9/9,1
«9,7/10,3
92,1/7,9
91,7/8,3
84,7/15,3
82,3/17,7
83,1/16,9
90,4/9,6
65,8/34,2
58,8/41,2
43,2/56,8
68,3/31,7
47,9/52,1
83,9/16,1
82/18
85,9/14,1
85,1/14,9
85,2/14,8
74,2/25,7
88,2/11,8
70,8/29,2
72/28
77,4/22,6
Ba(C10Js
336,3
ксю,
122,6
70,0/30,0
78,1/21,9
47,9/52,1
72,4/27,6
86,3/13.7
84,8/15,2
88.5/11,5
87,4/12,6
82,7/17,3
69,4/30,6
62,7/37,3
47,8/52,7
71.8/28,2
52/48
86/14
84,3/15,7
87,7/12.3
87,1/12,9
87,2/12,8
77,3/22.7
89,8/10,2
88,4/11,6
88,3/11,7
74,1/25,9
75,2/24,8
82.3/17.7
Ba(C10,)s • НХ>
322,3
74.8/25,2
69,0/31,0
54.1/45,9
76,9/23,1
58,8/41,2
88,9/11.1
87,6/12,4
39,9/11,1
90.0/10,0
81.7/19,3
92,1/7.9
79,0/21.0
79,9/20,1
Эта смесь при поджигании сгорает слишком быстро. Поэтому
для замедления горения к ней нужно добавить какие-либо замедли-
замедлители (например смолы) или медленно горящую смесь. В качестве
последней возьмем, например, смесь нитрата бария и идитола:
6Ba(NO3J + С13Н18О, = 13СО, + 6Н,0 + бВаО. B)
88,7% . 11,3% "*
Если теперь взять различные соотношения первой и второй сме-
смесей, то можно получить ряд составов, которые будут отличаться
между собой как по силе света, так и по скорости горения. Предпо-
Предположим, что при соотношении 70 весовых частей первой смеси
на 30 весовых частей второй смеси мы получили желаемый эффект.
Тогда окончательное соотношение компонентов осветптельного со-
состава подсчитаем следующим образом.
Компонентов первой смеси было взято:
Ba(NO,).. ' 68,3 • 0,7=47.81%.
Mg . ' " 31,7 • 0.7=22.19%.
Компонентов p/ropoir смеси было взято:
Ba(NO.,)., 88,7 • 0,3=26,61%.
CiaHi2O," 11.3 • 0,3= 3.39%.
39
Рецепт осветительного состава, следовательно, будет:
Ba(N03)o .... 47,81+26,61 = 74,42 иди (округляя) 74,4%
Mg = 22,19 » » 22,2%
С13Н12О2 - 3,39 » )> з|4%
§ 15. Составление уравнений реакций горения
Уравнения реакций горения пиротехнических составов могут
быть составлены: а) на основе теоретических предположений и
б) эмпирически — на основе данных анализа продуктов сгорания.
Расчет двойных смесей на основе теоретических предпосылок нами
указан выше (см. § 13). Метод расчета тройных смесей по существу
не отличается от метода расчета двойных смесей, так как расчет
по этому методу также производится на основе стехиометрических
соотношений.
Например, требуется рассчитать рецептуру тройной смеси из
хлората калия, оксалата стронция и идитола. Сначала составим
уравнение реакции горения данной смеси1:
11КСЮ3 + 3SrCaO4 + С13Н12О2 = Г1КС1 + 3SrO + 19GO2 + 6Н2О.
Чтобы определить рецепт смеси, следует взять эти вещества,
т. е. КСЮ3 (молекулярный вес 122,6), SrC2O4 (молекулярный вес
175,6) и С13Н12О2 (молекулярный вес 200,1) в граммолекулярных
соотношениях, т. е.: *
КС1О3 11 • i22,6 = 1248,6 г
SrC2O4 .... 3-175,6= 526,8 »
С13Н12О2 .... 1 -230,1= 200,1 »
Всего смеси 2075,5 г
Процентное соотношение каждого из компонентов определяется
следующим образом:
и
ЮО = 25,4%
-100 =
Опытное определение реакции горения пиротехнических соста-
составов основано на сжигании навески состава в калориметрической
бомбе, после чего продукты горения анализируют и составляют за-
затем по данным анализа уравнение реакции. Для иллюстрации при-
1 10 молей КСЮ3 требуется для окисления 1 молекулы С13Н12О2 до СО2
и Н2О и 1 моль КСЮ3 требуется для окисления образующейся СО, при разло-
разложении 3 молей SrC2O4 до СО2.
40
j
ведем несколько примеров и сравним теоретические предположения
с данными опыта.
Пример 1. Для сжигания была взята смесь нитрата бария и алю-
алюминия. Предположительное уравнение реакции горения этой смеси
следующее:
3Ba(NO3J + ЮА1 = ЗВаО + 5А12О3 + 3N2. A)
Пользуясь указанным выше методом расчета двойных смесейг
определим соотношение компонентов, а именно:
Ba(NO3J74,4%,
А1 23,6%.
Рассмотрим теперь полученные опытным путем результаты ана-
анализа продуктов горения1:
Т в е р д а я ф а з а:
А1о03 ........ 45,55% (весовых)
ВаЪ' 44,20% »
, А1 0,77% »
Газообразная фаза:
N2 8,13% »>
Оа . _. 0,87% » •
99,52%
Далее определим число молей полученных продуктов сгорания:
А1 О i^55ll054I _47
Л12из 100-102 ~*>'>
Ва0 100-153,4 =*№,
Л1 j°A7_i1P5^. — о °i
Л1 100-27 ~ U'° '
iN2 100-28 ~e»UD'
П 0,87 • Ю54 п 9ft
°2 100 • 32 = U'^-
Таким образом реакцию горения на основе данных анализа
можно написать следующим образом:
3Ba(NO3J + ЮА1 s 3,04ВаО + 4,7 А12О3 + 3,05.\ +
+ 0,31А1 + 0,23О2 B)
1 Г. П. Р о м у ш к е в и ч, Дипломная работа, Артакадемня, 1934.
2 1Q54 — суммарный вес в г 3 г/мол Ba(NO3J и 10 г/мол А1.
41
Сравнивая уравнения A) и B), приходим к выводу, что они мало
отличаются одно от другого.
Соотношение твердой и газовой фал в обоих случаях почти оди-
одинаковое, а именно: на основании уравнения A) — шлаков 92%,
газов 8%, а на основании уравнения B) — шлаков 91%, газов 9%.
Пример 2. Была взята для сжигания смесъ1 следующего состава:
Ba(NOaJ 31,75%,
Cv,Hi*O«, 5,50%,
Al 12,75%-
Этот состав получен из соотношения 50 : 50 двойных смесей
Ba(NO3J-f-Al и Ba{NO3J-i-C1:JH12O2, рассчитанных на полноту сго-
сгорания.
Предположительную реакцию горения этого состава можно на-
написать следующим образом:
^ [3Ba(NO3J + 10А1] - щ?13ВаО + 5А1.О, -f 3NS]
+ С13Н12О2] = g
3,12 Ba(NO3J + 4,74 AL + 0,28 С13Н12О2 ~ 3,12 BaO + 2,37 ALO3 + 3,6 CO* +
+ 1,68 H,0 -f 3,12 N3
На опыте были получены следующие результаты анализа про-
дуктов горения:
Твердая фаза:
АШ~ 0,7560 г или 23,50%,
AL '! 0,0074 » или 0,23%,
ВаО. 1.5640 ». или 48,70%.
Жидкая фа з а:
Н2О 0.0866 г или 2,70%.
Газовая фаза:
CO., 0.4790 г или 14,92%,
• Оо" 0.0053 » или 0,165%,
СН4 0.0038 » или 0,117%,
N2 0/2819 » или 8,77%,
кроме того, в шлаке СО.» 0.0252 » пли 0,79%.
Взято для реакции (расчет на 1 кг состава) молей:
¦ Ba(
1 Там же.
4-2
nun 5»50 • 1Q0° л о'тк
ci3Hi2°2 100 . 200 = 0,27b молей.
Число молей продуктов сгорания:
„ п 23,50 • 1000 о о,
А1А 100-102 =2>31 молеж'
а! 0.23- 1000 л ло-
А1 Ш. 27 =°>08° *
о п 48,70 • 1000 п . -
Ва0 -1ооТ15зЖ = ЗД7 *
гп 14,92 . 1000 о оп
С°2 100.44 = 3'39 *
Н О 2^° • 1000 _ а 50
U 100-18 ~ 1>D
• О2 А^^»= 0,052 э
СИ °'Ш • 100() 0 071 »
LH* 100 • 16 = °'073 »
\ 8,77 • 1000 м ,о
3 00-28 -°»10 »
В шлаке СО2 °;7f ' 100° =0,18 молей.
100 • 44
Следовательно, реакция горения, на основе данных анализа
напишется так:
3,13Ba(NO3J ± 4.72А1 + 0,275С13Н12О2 ^ 2,31AI2O3 -f
-f 0,085Л! -4- ЗД 7ВаО + 3,57СО2 + 1,50Н2О + 0,0520., 4-
Данный пример показывает, что при наличии нулевого кислород-
кислородного баланса, предположительное уравнение горения состава в не-
незначительной степени отличается от уравнения, рассчитанного по
данным анализа продуктов сгорания.
§ 16. Кислородный баланс пиротехнических составов
Кислородным балансом состава называется выраженный в ве-
весовых процентах избыток или недостаток кислорода длят полного
сгорания элементов. В первом случае, т. е. в случае избытка кисло-
кислорода, кислородный баланс называется положительным; наоборот,
во втором случае, т. е. при недостатке кислорода, он называется
отрицательным; наконец, если кислорода как раз столько, сколько
необходимо для полного сгорания, то кислородный баланс называется
нулевым.
Большинство применяемых ниротехЕшческих составов имеет от-
отрицательный кислородный баланс. Это получается потому, что л со-
.43
ставы приходится вводить значительные количества смолы или
масла, для того чтобы получить определенную (замедленную) ско-
скорость горения. Если же учесть потребное количество окислителя,
необходимого для полного сгорания цементатора или флегматизатора,
то обычно при этих условиях трудно бывает получить желаемую
скорость горения.
Покажем на нескольких примерах порядок определения кисло-
кислородного баланса разных пиротехнических составов.
Пример 1. Осветительный состав А содержит:
Ba(NO3J (молекулярный вес 261,4) 68%,
А1 (атомный вес 27,0) 28%
и шеллака (молекулярный вес 296,2) .... 4%.
Молекулярные соотношения компонентов этой смеси могут быть
найдены решением системы уравнений:
261,4з :27г/ = 68: 23, • A)
261,4s:296,2z = 68:4, B)
где х, у, z — соответственно количество граммолекул Ba(NO3J,
А1 и шеллака.
Для решения системы этих двух уравнений предположим, что
я=1.
Из первого уравнения находим, что
7, _ 2б1'4 • 28 _ Q QQ
У- 27-63 -^'УУ-
Из второго уравнения находим, что
261,4 -4 п л-
Z-lae^TW = 0'0°-
Следовательно, данному составу отвечает такое соотношение
граммолекул:
Ba(NO3J + 3.99А1 + 0,05 С16Н24О5.
Отсюда находим общее содержание граматомов кислорода в
смеси:
6 + 0,05-5 = 6,25.
Количество же кислорода, необходимого для окисления
Ва до ВаО...1 х 1 = 1,
6,
А1 до Al2O3...if Х
Н2 до Н3О...^ X 0,05 = 0,6,
С до СО2... 16X2 Х0.05 = 1,6
Всего 9,2 граматомов.
44
Недостает кислорода в составе:
9,20 — 6,25 = 2,95 граматомов.
Следовательно, взятый состав имеет отрицательный кислород-
кислородный баланс, т. е. недостает кислорода для полного сгорания в коли-
количестве:
16- п 6 • 2,95 1ПП_т/
• -АГ= 383,2 -1(Ю~12^
где п — число граматомов кислорода, а
М — молекулярный вес взятой смеси.
Пример 2. Состав красного огня Б содержит:
КСЮ3 (молекулярный вес 122,6) 60%,
SrC2O4 ( » » 175,6) 25%,
Ci3H12O2 ( » » 2H,1) ...... 15%.
Составляем систему уравнений:
122,6ж:175,6у = 60:25, A)
122,6z:200,lz=60:15, B)
где х, ?/, z количество граммолекул КСЮ3, SrC2O4 и С13Н12О2.
Для решения еистемы этих двух уравнений предположим,
что х = 1. Тогда:
у- 176,6-60 'zy'
Z ~ 200,1 -60 ~U'i0'
Следовательно, данный состав красного огня отвечает соотноше-
соотношению граммолекул:
КСЮ3 + 0,293гС2О4 + 0,15С13Н12О2.
Отсюда находим общее содержание граматомов кислорода
в составе:
1. 3 + 0,29 • 4 + 0,15 • 2 = 4,46.
Количество кислорода, необходимого для окисления
Бгдо SrO =0,29,
С до СО2 = 0,29 ¦ 2 • 2 + 0,15 • 13 - 2 = 6,06,
Н2доН2О=@.15.12):2=0,9,
Всего . , 7,25 граматомов.
Недостает кислорода в составе
7,25 —4,46 =2,79 граматомов.
45
Следовательно, данный состав также имеет отрицательный кисло-
кислородный баланс.
Предположительную реакцию горения можно написать приблизительно так:
КСЮ8 +0,3SrCaO4 + 0,J5C13H12O2 = КС1 + 0,3 SrO + 0,9 H2 + 2,6CO+ 0,8O2.
теперь, применяя правило Ле-ДЦателье, остаток кислорода C + 1,2 + 0,3)—
— @,3 + 2,6) =1,6 поделим между СО и Н2 поровну. Тогда уравнение реак-
реакции будет:
КСЮ3 + 0,3SrC2O4 + 0,15С1аН,2Ог = КС1 + 0,3SrCOa + 0,5СО2 +
+ 1,8СО + 0.8Н2О + 0,1Н..
Подобный расчет уравнения реакции горения дает приблизительную кар-
картину характера и количества образующих продуктов горения-
На основании анализа продуктов сгорания этого состава было выведено
следующее уравнение реакции горения:
KG1O, + 0,21SrC2O4 + 0,13C13HlsOs + 0,19О2 > 0,96 КС1 +
+ 0,19SrCO3!+ 1,32CO2 + 0.38СО - 0,76 Н»О + (К,С03 + CL +Н2)
[в' небольших
количествах].
Пример 3. Состав осветительного огня В содержит:
Ba(NO3J 78,9%,
А1 ...... 17,8%
Пользуясь тем же методом, определяем, что этот рецепт отве-
отвечает соотношению граммолекул:
Ba(NO3J + 2,18 AI + 0,05С13Н12О2.
Этот состав имеет положительный кислородный баланс.
Предположительная реакция горения будет такова:
Ba(NO3J + 2.2A1 + 0,05С13Н12О, ~ ВаО -+• 1,1А13О8 + 0,7СО2 +
_|_0,ЗН2О 4-П.05О3 + Na. A)
На основании анализа продуктов сгорания этого состава уравне-
уравнение реакции горения можно написать так:
Ba(NO3J + 2,23А1 + 0,07С13Н12О, -> ВаО '+ 1, 1А12О3 + 0,7СО2 +
+ 0,ЗН2О + 0,9N2 + 0,07(K -г 0,03 (СН4 + С2Н2) + 0.07А1. B)
Таким образом сравнивая уравнения A) и B), видим, что в слу-
случае положительного кислородного баланса предположительная реак-
реакция горения и реакция горения на основании опытных данных почти
совпадают.
Как показывают опыты, и в других смесях (например, Ва(ГЧО3J +
-f-Mg + Q3H12O0) в продуктах сгорания можно обнаружить неболЬ-
шие количества углеводородов и незначительное количество несго-
ревшего металла. Это объясняется недостаточной степенью мешки
смеси, а также условиями реакции.
§ 17. Подсчет теплоты реакции и температуры горения
Теплота реакции горения пиротехнических смесей вычисляется
на основании закона сумм Гесса, который гласит, что тепловой
аффект реакции не зависит от пути, по которому она проходит,
а зависит от химической природы и физического состояния началь-
начальных и конечных продуктов.
Теплота горения смеси определяется по формуле:
(?гор =Q — Qi>
где Q — теплота образования продуктов сгорания из элементов,
Qx — теплота образования взятых веществ.
Пример 1. Определить тепловой эффект реакции горения смеси:
Ba(NO3J + 5Mg = ВаО + 5MgO + N2.
Определяем по термохимическим таблицам теплоту образования
продуктов сгорания
ВаО = 1 • 133,1 = 133,1 Кал,
5MgO = 5 -145,7 = 728,5 »
861,6./Тал.
Далее по таблицам находим, что теплота образования взятых ве-
тпеств (QJ Ba(NO3J равняется 238,2 Нал.
Значит теплота горения смеси будет
Qrop = 861,6 —238,2 = 623,4 Нал.
Теплота горения 1 кг смеси равна
О™ = -^- Ю(К) = -— „..Т:\ „,,,. 1С00 = 1629
В практике обычно теплоты горения получаются несколько-
меньше рассчитанных.
А. А. Шидловским были определены опытным путем2 теплоты
горения некоторых пиротехнических составов. Результаты опреде-
определения следующие:
осветительные составы выделяют 1000—1600 Кал/кг
фотосмеси » 1500—2000 »
составы сигнальных огней ... » 700—1100 »
трассирующие составы (огневые) >> 1400—1800 »
составы сигнальных дымов... » 300— 500 »
воспламенительные составы. • . » 900—1300 » 0
1 Молекулярный вес Ba(NO3J =261,4; Mg =24,3.
: Навеска состава сжигалась в калориметрической бомбе в атмосфере
воздуха-
47
Для подсчета температуры горения необходимо знать теплоту реакции,
теплоемкость, а также скрытые теплоты плавления и парообразования про-
продуктов реакции. Приведем частный случпй определения температуры горения
медноалюминиевого термита по Котюкову: 3CuO+2Al=Al2O3+ 3Cu + 279 500
каг-. Данные: для нагревания 1 г А12О3 от 15° до температуры плавления
требуется 881,8 кал. Скрытая теплота плавления = 50,9 кал/г. Температура
плавления 2200°. Теплоемкость жидкого А12О3 = 0,5935 кал/г. Те же данные
соответственно для меди: 118,5; 43,0; 1065-; 0,1318.
Решение: тепло 279 500 кал пойдет на нагревание А12О3 и ЗСи.
Расход тепла для ALCV- 1) нагревание твердого ALO3 881,8 кал[г; на
моль 881,8 • 102 = 89943,6 кал; 2) плавление: 50,9 кал/г; на моль 50,9 • 102 ==
= 5191,8 каг; 3) нагревание жидкого ALO3 (если Т окончательная темпера-
температура) 0,5935-102 (Г—2200). кал. Итого: 89 943,0+5191,8 + 60,537 (Т—2200) кал.
Расход тепла для ЗСи: 1) 118,5 кал/г; 118 • 3 • 63,57 = 22599 кал;
2) 43,0 кал/г; 43,0 • 3 • 63,57 = 8205 кал. 3) 0,1318 • 3 • 63,57 (Т — 1065). Итого
22599 + 8205 + 25,147 (Г — 1065) кал.
Сумма всех теплэт равна тепловому эффекту: 39943,6 + 5191,8 +
+ 60,537 (Т — 2200) + 22599 + 8205 + 25,147 (Т — 1065)=279500. Откуда Т =
= 3670°.
Указанный расчет является приблизительным, так как здесь не учтена
часть теплоты, требующаяся на испарение А12О3 и Си.
§ 18. Подсчет кшшчества газообразных продуктов и шлаков
Горение пиротехнических составов обычно сопровождается об-
образованием газообразных и твердых продуктов. Объем газообразных
продуктов и количество шлаков определяются двумя путями:
а) расчетом по теоретической ре_акции горения;
б) опытным путем — сжиганием навески в калориметрической
бомбе с последующим анализом продуктов сгорания. •
Реакция горения пиротехнического состава в общей форме может
быть дана в виде уравнения:
т1М1 + тйМг + т3М3 + ... = ^~i + *Л + w8N, + ... + № +
-f k2H2 4" \H-i + • ¦ • j
где m1, m2, m3... — числа граммолекул компонентов Mt, M2,
Af3... в смеси;
nii nii Щ-" — числа граммолекул газообразных продуктов
горения Nt, N2, N3...;
fcx, fr2, ^3".—числа граммолекул твердых продуктов горе-
горения #,, Я2, Я3...
Объем газов в л на 1 кг смеси при 0° и давлении в 760 мм рт. ст.
равен:
где 22,42 есть молярный объем любого газа.
Объем газов при 15° и давлении в 760 мм рт. ст. будет:
8
у ту 288
1 15 = * 0о?Я —
48
Количество шлаков в г подсчитывается по формуле
B)
Пример. Определить объем газообразных продуктов и количе-
количество шлаков, получаемых при реакции:
5Ва(С1О3), + С13Н12О2 = 5ВаС12 + 1.ЧС(J + 6Н./).
Для решения берем уравнение A). В этом случае п^ — 5 грам-
молекулам Ва(СЮ3J;
Мх — вес граммолекулы Ba(C10;j)> = 304,3;
1Щ = 1 граммолекула C]:iHl2O2;
М2 — вес граммолекулы идитола = 200;
пг — 13 граммолекул СО2;
щ = 6 граммолекул Н.,0.
Подставляя эти значения в уравнение A), находим объем газов
1 кг смеси:
[ о ~ 5304,3 + 1.200
при давлении 760 мм рт. ст., считая воду парообразной.
Количество шлаков подсчитывается по уравнению B):
кг = 5 граммолекул ВаС12;
#х — вес граммолекулы ВаС12 = 208,3:
5 • 208,3
. 1000 = 60")
5 • 304,3 + 1-200
Зная удельный вес BaCL. можно определить, какой объем он
будет занимать:
Р 60о ,,_ .
где Р — вес шлаков;
(I — удельный вес BaCL.
Количество шлаков, остающихся при сгорании состава на воздухе,
будет зависеть от их летучести.
§ 19. Факторы, влияющие на скорость гсргния пиротехнических
составов
Скорость горения пиротехнических составов можно рассматри-
рассматривать как отношение высоты сгоревшего состава в миллиметрах ко
времени горения в секунду:
h ,
v = —г ммIсек,
или как отношение количества сгоревшего состава в граммах ко вре-
времени горения:
m 1
vm — — г / сек.
Пиротехюш—1044—k
Скорость горения
„оставов зависит от многих
следующие:
тем скорее происходит и прение с^тава образования про-
Гования' исходных быстрее сгораеТпиротехнпческий состав
тактов сгорания, тем оыстрее сто*' компонентов. Чем
ЯУ 2. Степень измельчения и лереэиш g компонентЫ между собой
скорость горения.
ГЛАВА IV
ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
§ 20. Понятие об основных светотехнических единицах измерения
Прежде чем приступить" к рассмотрению осветительных составов,
остановимся вкратце на основных светотехнических единицах из-
измерения, при помощи которых определяются качества того или
иного осветительного состава.
1. Сила света просвещенность. Сила света то-
точечного источника света определяется формулой:
где / — сила света;
Е — освещенность;
И — расстояние от источника света до прибора (люксметра).
За единицу силы света принята международная свеча, равная
0,05 единицы Виоля. Единица Виоля есть сила света, излучаемая
поверхностью расплавленной платины в 1 см2 в перпендикулярном
направлении при ее затвердевании. В СССР международная свеча
введена с 1925 г. Ранее употреблялась свеча Гефнера, равная 0,9
международной свечи.
Международная единица силы света контролируется эталон-
эталонными электрическими лампами с угольной нитью, питаемыми при
определенных напряжении и силе тока. Каждая лампа имеет в
определенном направлении известное количество меж_ународных
свечей.
Так как сила света применяемых источников неодинакова в раз-
различных направлениях, то для более полной оценки вводят понятия
силы света: в данном направлении, в средней горизонтальной пло-
плоскости и в средней сферической плоскости. Последние две величины
будут описаны ниже.
Величина освещенности характеризует степень освещения по-
поверхности какого-либо предмета источником света и измеряется
в люксах. Люкс есть единица освещенности, создаваемая нормально
падающими лучами источника света в 1 международную свечу, рас-
расположенного на расстоянии 1 м от освещаемой площади. Для иллю-
Ы
г.т рации приводим в нижеследующей таблице сравнительные данные
6 величине освещенности1.
Таблица 13
Освещенность
Достаточная для ориентировки
Необходимая для канцелярской работы . . . .
На открытом месте в полдень, летом на солнце
При полной луне, близкой к зениту ......
Ночного неба при отсутствии луны
< 1
>20
100 000
0,2
Если сила света не направлена перпендикулярно к поверхности,
а составляет какой-то угол а с перпендикуляром к поверхности^
/источник света
Поверхность
Фиг- 1. Схема направления
силы света под углом 5.
Стерадиан
Фиг- 2. Схема простран-
пространственного угла-
(фиг. 1), то освещенность в данной точке а будет равна
' I • II
=-#«»« =
ЛЬ --
2. Световой поток есть поток лучистой энергии, оцени-
оцениваемый по световому ощущению, которое он производит. За единицу
светового потока принимают люмен. Люмен есть световой поток,
испускаемый точечным источником света в 1 свечу внутри телес-
телесного угла в 1 стерадиан.
Стерадиан есть единица телесного или пространственного угла,
который вырезает на сфере поверхность, равную квадрату радиуса
сферы (фиг. 2). Телесный угол шара с поверхностью S равен: т- =
4теЛ2 ,
— __ = 4 ъ стерадианов.
1 Ш. Фабри, Общее введение в фотометрию, 1934-
Если сила света источника равна /0 свечам, то полный световой
поток F будет равен:
F= >1тс./0= 12,57/0 лм.
Световой же поток F в телесном угле <о будет равен F~ /оо>, откуда:
г -?
Таким образом сила света точечного источника света в любом
направлении есть световой поток, излучаемый этим источником
в том же направлении внутри единичного телесного угла. Сила
света 10 = — есть угловая плотность светового потока.
Когда световой поток падает на предмет, то последний освещается,
причем с увеличением поверхности S освещенность Е будет умень-
уменьшаться, так как:
Е
-- лм\м2.
Освещенность есть поверхностная
плотность светового потока.
Произведение светового потока F
на время t есть световая энергия
или количество света
Фиг- 3. Проекция светящейся
пове рхности.
L — Ft лм/сек.
Яркость есть отношение силы света в данном направлении
к проекции светящейся поверхности на плоскость, нормальную
к тому же направлению. Если светящаяся (самостоятельно или от-
отраженным светом) поверхность видна под углом а к нормали JV
(фиг. 3), то проекция поверхности 8 на плоскость, перпендикулярную
к направлению силы света 1 а, будет равна
$Q = »Scosa.
Следовательно, выражение яркости можно написать так:
= сг = п Sb CM2.
о о <Ь COS а ' j
За единицу яркости принимают стильб. Стильб есть яркость
плоской поверхности в 1 см2, равномерно светящейся с силой света
в 1 свечу в направлении, перпендикулярном к этой поверхности.
Чем больше сила света и чем меньше видимая нами поверхность
светящегося тела, тем больше яркость в рассматриваемом направле-
направлении. Слишком большая яркость сильно раздражает плп, как говорят,
ослепляет глаза. Наибольшая яркость, которую переносит глаз без
болезненных ощущений, составляет примерно 16 стильб.
Порядок величин яркостей1 для некоторых случаев в целях ил-
иллюстрации нами приведен в табл. 14.
1 Ш. Фабри, Общее введение и фотометрию, 1934.
Таблица 14
Светящаяся поверхность
S ^аТп^рхнос.ь
равна 30 лк
Ясное небо в 75° от солнца . • • • •
Небо, подернутое дымкой, очень яркое
Керосиновая лампа
Кратер обычной электрической дуги
0,001
0,15
1
< ОД
147 000
1,2-1,5
15 000
§ 21 Тепловое и люминесцентное излучение
r:;nr™
световое излучение. гщ-т*лтмана полное излучение аб-
Согласно закону С^ш^а°^я7^ветоШ степени его аб-
абсолютно черного тела пропорционально четверю*
солютной температуры. ^
где S - энергия полного излучения с едншщы поверхности За
1 сек.; ^
быть возможно более высокой. начинают излучать
При повышении температуры до оОО тела на i ^
1А =
54
являются уже более короткие волны, а при 1000° свечение становится
желтым. По мере дальнейшего повышения температуры накаливае-
накаливаемого тела излучаемая энергия возрастает, прибавляются лучи
с меньшей длиной волны, и спектр смещается в фиолетовую часть
(фиг. 4).
По закону Вина длина волны, соответствующая
максимуму энергии излучения абсолютно
черного тела, убывает пропорционально аб-
абсолютной его темпера-
температуре:
X ¦ Т =С,
где '/. — длина волны в микронах;
Т — абсолютная температура;
С — постоянная величина.
Для абсолютно черного тела
С = 2890, для чистой платины
С = 2630.
Если изрестна кривая распре-
распределения энергии абсолютно черного
тела и величина "/., то на основании
закона Вина можно определить тем-
температуру черного тела.
Абсолютно черное тело по сравне-
сравнению с другими телами является из-
излучателем с максимально возмож-
возможным излучением для всякой длины
волны при данной температуре.
С точки зрения распределения
энергии в различных участках спек-
спектра все тела в природе могут быть
разделены на тела ссерым излу-
излучением и тела с излучением и з -
бирательным, или селективным.
Излучение серого тела мало отличается от излучения черного
тела, уступая последнему в интенсивности излучения энергии по
спектру. Что же касается распределения энергии по спектру у из-
избирательного излучателя, то оказывается, что оно совсем иное и не
подчиняется законам абсолютно черного тела. Обычно у тел с из-
избирательным лучеиспусканием относительный максимум излуче-
излучения находится в видимой части спектра при меньшем количестве
энергии, излучаемой в других участках спектра. Поэтому, для того
чтобы получить источник света с большой экономичностью, необ-
необходимо иметь избирательное излучение.
В отличие от теплового излучения, люминесценция есть изби-
избирательное излучение. Люминесцентное свечение заключается в том,
что свечение происходит не за счет нагревания тела до высокой
температуры, а за счет других форм энергии. «Если некоторое тело
Длины Замя
Фиг- 4. Кривые излучения абсо-
абсолютно черного тела при разных
температурах.
иод действием тех или иных причин начинает светиться собственным
светом, энергия которого превосходит для данной части спектра
энергию теплового излучения, соответствующего температуре тела,
то мы имеем дело с люминесценцией* (С. Вавилов).
В зависимости от внешних причин, вызывающих люминесценцию,
различают несколько видов ее. Некоторые виды люминесценции
указаны в табл. 15.
Т а блиц а 15
Хемилгоминееценшш
Фотолюминесценция
Термолюминесценция
Электролюминесценция
Пиролюминесценция .
Триболюмииесценция .
Кристаллолюминесценция
Химические процессы
Поглощение света
Небольшое нагревание после пред-
предварительного возбуждения светом
Электрический разряд в газах
Нагревание в пламени
Механическое раздробление кристал-
кристаллов, например, сахара, сульфата
калия и др.
Кристаллизация из растворов, на-
например, фторида натрия, сульфа-
сульфатов калия и натрия
Хемилюминесценция есть световая энергия, получаемая непо-
непосредственно за счет химической энергии или, иначе говоря, — возбуждение
атомов или молекул за счет освобождающейся химической энергии- В качестве
примера нужно указать на свечение галоидных солей, например NaJ при
освещении их ультрафиолетовыми лучами. При поглощении ультрафиолето-
ультрафиолетовых лучей происходит диссоциация NaJ на атом галоида и на возбужденный
атом металла- Влажный фосфор при соприкосновении с воздухом светится;
получается так называемый «холодный свет». Точно также получается свечение
калия или натрия при их разрезании-
Фотолюминесценция возникает sa счет световой энергии, па-
падающей на тело- Если испускание, света люминесцирующим телом (не более
10"~?сек-) прекращается примерно одновременно с прекращением его освещения,
то это явление на практике называется флюоресценцией. Флюорес-
Флюоресценцию дают многие вещества, например, керосин, сернокислый хинин, флюо-
ресцеин, плавиковый шпат CaF.j, цинковая соль ортокремневой кислоты, воль-
фрамовокислый кальций, сернистый цинк, соединения урана и др.
Если же легко замечаемое па-глаз свечение тела продолжается 0,1 сек.
и более после того, как было прекращено возбуждающее освещение, то это ¦
явление называют фосфоресценцией.
«Истинной фотолюминесценцией должен быть назван тот случай, когда при
поглощении кванта света Jiv0 происходит возбуждение, сопровождаемое воз-
возвращением на нормальный уровень с испусканием света. Процессы такого рода
происходят в различных веществах в газ'ообразном, жидком и твердом состоя-
состоянии» (С Вавилов)- Наименее изучены явления в твердых телах.
По правилу Стокса свечение наблюдается в том случае, если длина волны
света фотолюминесценции больше или равна длине полны поглощенного света-
Например, при освещении раствора флюоресцеина только синими и фиоле-
фиолетовыми лучами раствор дает зеленоватый оттенок. Яркую фосфоресценцию дают
светящиеся составы, так называемые фосфоры Ленарда- Состав этих фосфоров
следующий: в качестве основного вещества берется какое-нибудь сернистое
соединение, например, CaS, BaS, SrS, ZnS и др. (могут также примениться
окислы н се лени ды), далее к основному веществу добавляется незначительное'
количество металла-активатора (висмута, марганца, меди, свинца или урана),
а затем добавляется специальный плавень — вещество, которое понижает
температуру плавления основного вещества. Таким образом при сравнительно-
низких температурах получается однородная сплавленная масса. В качестве
плавней берут соли1: NaCl, KCl, CaF2, Na2SO4 и др. Составные части фосфо-
фосфоров помешаются в закрытый крышечкой фарфоровый тигель и прокаливаются
в муфельной электрической печи при определенной для каждого состава тем-
температуре (800—1100°) в течение 0,75—1,5 часа.
Для активированных примесями составов введен такой способ сокращен-
сокращенного обозначения: на первом месте ставится химический символ основного-
вещества, на втором — символ активатора, а на третьем указывается плавень,
например, в составе CaSMnNa:
CaS — основное вещество;
Мп — активатор (вводится в виде спиртового или водного раствора азотно-
азотнокислой или хлористой соли);
NaCl — плавень (обозначение аниона часто опускается; иногда опускается*
и весь плавень).
Хорошие светящиеся составы обычно дают яркое свечение в течение 1—2 час
После угасания состав, выставленный па свет, опять заряжается на тот же
период времени. При наличии радиоактивных примесей свечение может про-
должаться несколько лет без перезарядки.
Светящиеся составы применяются для освещения помещения холодным
светом, для вывесок, надписей, украшений и др. Они находили применение
во время империалистической войны 1914—1918 гг., например, для освещения
своих окопов, для обозначения дороги, по которой должны возвращаться раз-
разведчики, для компасов, и др.
Ниже приводятся нами некоторые светящиеся составы 2.
Таблиц а 16
Компоненты
7nS • •
CdS .
NaCl .
0Д% раствор CuCl.,
И
желто-
зеленый
100
5
о
15
в
желтый
100
10
5
15
е
оранже-
оранжевый
100
20
5
15
т
оранже-
во-крас-
во-красный
100
25
5
То
Выход люминесценции, т. е- отношение энергии излучаемого света к онер-1-
_'гии возбуждения в некоторых случаях может быть достаточно высоким. Так,
например, для фотолюминесценции слабых растворов флюореспеина выход-
равен, примерно, 80%.
При горении дерева, стеариновых и восковых свечей, кероси-
керосиновой лампы, каменноугольного и нефтяного газа и ацетона, а также
ламп накаливания, получается свечение на принципе температур-
, ного излучения. При этом процент видимой части лучистой опер-
оперши по сравнению с невидимой частью спектра незначителен, та
можно видеть из табл. 173.
1 Проф. В. Л- Л е и ш и н, Светящиеся составы, 19;N.
2 Техническая энциклопедия, т. XX, стр. :.]'»5.
3 X вольсон, Курс физики, т. II.
Таблица 17
Наименование источника свечения
с ветлых
лучей
темных
лучей
Платина при красном калении
Пламя водорода
Пламя масла
Пламя газовое
Платина при белом калении . .
Лампочка накаливания (уголь)
Вольтова дуга
Ацетиленовое пламя.
100
(незаметно)
0
3
4
4,0
6
10,4
10,5
100
97
96
95,4
94
89,4
89,5
Ртутные и неоновые дуговые лампы, а также светящиеся трубки
«5 благородными газами высокого напряжения дают люминесцентное
свечение.
Наконец, некоторые источники света, как, например, открытые
дуговые лампы с электродами из угля (с примесью солей металлов)
дают температурное и люминесцентное свечение. •
§ 22. Первичные и вторичные источники света
Источники света подразделяются на две группы:
а) первичные источники света, которые излучают световую энер-
энергию самостоятельно (сюда относятся все виды искусственных источ-
источников света, в том числе и пиротехнические осветительные составы);
б) вторичные источники света, заимствующие способность све-
свечения от первичных источников, например, освещенные поверх-
поверхности.
Световой ноток, попадая на поверхность, частично отражается,
производя воздействие на человеческий глаз или на фотоматериалы.
Частично же он поглощается этой поверхностью. Для абсолютно
белой поверхности коэфициент отражения равен единице, для аб-
абсолютно черной поверхностп — нулю.
В таблице приводятся коэфпцпенты отражения некоторых по-
поверхностей1.
Как видно из таблицы (стр. 59), коэфициенты отражения, за
исключением поверхности снега, сравнительно невелики и колеблются
(в зависимости от характера покрова) в пределах 0,05—0,31.
1 Проф. Устюгов и доц. Райский, Светотехника на воздушном
транспорте, 19 :з 5 -
58
Поверхности
Таблица 18
Состояние ! Коэфициент
поверхности отражения
о
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Песок желтый I Сухая ! 0,31
» >> i Мокрая 0,18
Суглинок • Сухая ! 0,15
» ' Мокрая ; 0,08
Трава высохшая (сено) — ; 0,22
» зеленая Сухая ¦ 0,14
» * , Свежая | 0,09
Чернозем | Сухая «• 0,07
» i Мокрая 0,05
Бетонный пол '. i Сухая 0,17
» » { Мокрая , 0,10
Асфальтовый тротуар Сухая [ 0,10
* * ! Мокрая j 0,07
Булыжная мостовая Сухая i 0,14
* * Мокрая j 0,09
Солома свежая Сухая j 0,29
Снег ..." . ' Свежая > до 0,78
Приведенные данные коэфициентов отражения следует рас-
рассматривать как ориентировочные.
§ 23. Свечение и причины, Елияющие на силу света пламени
осветительных составов
Прежде всего следует напомнить, что осветительный состав
обычно представляет собой механическую смесь окислителя, горю-
горючего и цементирующего (флегматизирующего) вещества. В качестве
окислителей применяются нитраты бария, калия и др. Перхлораты,
и в особенности хлораты, применяются реже. В качестве горючих
применяются алюминий, магний, цирконий, сплавы металлов. И
наконец, в качестве цементирующих (флегматизирующпх) веществ
употребляются смолы и масла.
Осветительные составы дают при горении высокую температуру
B500—3000°) и яркое пламя, в котором находятся твердые и газо-
газообразные (парообразные) вещества, образующиеся прп взаимодей-
взаимодействии окислителя и горючего.
Прп рассмотрении спектрограммы пламен осветительных составов
можно заметить, что они дают сплошной спектр испускания, на фоне
которого видны отдельные линии или полосы (фиг. 5). Свечение по-
подобных пламен получается за счет твердых и газообразных (паро-
(парообразных) веществ. Кроме того, не исключена возможность наличия
в пламенах осветительных составов и спектра поглощения, который
обусловлен поглощением линий или полос газами и парами, окру-
59
Компоненты
; Длины волн
А в раз-
различных
участках
спектра
Интенсив-
Интенсивность
излучения
I. Ba(NO3J70%- . • •
Сплав А1 + Щ 30%
Сила света = 52 000 св.
t = 7,5 сек
II. КСЮ4 70% . . . . •
Сплав Al + Mg 30% .
Сила света = 55 000 ев.
t = 5,2 сек.
5461
4916
4358
4047
3900
5461
4916
4358
4047
3900
63
58
45
20
82
58
48
36
18
Примечание
Для цементации сверх
100% вводилась смо-
смола (идитол) в коли-
5%
Осветительные составы
II -Д|Ц
отнести к источникам „света,
гнести к^^^ ^ принц1П1е,
главным образом, тем-
температурного (частично
и люминесцентного) све-
свечения.
Сила света осветитель-
осветительных составов зависит от
многих факторов, основ-
основными из которых явля-
являются:
а) температура горения,
б) газовая и твердая
фаза пламени (продукты
реакции),
в) характер распре-
распределения энергии по спек-
спектру,
"г) наличие катализа-
катализаторов и флегматизаторов
в составе,
д) скорость горения.
состав: KClO.-Mg-г смола. тгнтрттОИВНОСТЬ ИЗЛуЧвНИЯ
С увеличением температуры горения ™сивн^^абсолЮТ*о чер-
повышается, причем, как уже упоминалось выше, дляуа
60
Фиг- 5. Спектрограммы-
4000 7 500 -^
! -состав: Ba(NO,J + Al + Mg + смола;
¦' — смесь: Ba(NO-,)i - Mg;
"• —состав-Ва(МОз)-. L Mg 4- смола;
4 — состав:' КС1О, - Mg -г смола.
ного тела полное излучение тела пропорционально четверной сте-
степени его абсолютной температуры. С другой стороны, как известно,
температура горения зависит от теплоты реакции и теплоемкости
нагревающихся продуктов. Теплоемкости, а также теплоты плав-
плавления и кипения интересующих нас продуктов горения при высо-
высоких температурах мало изучены. Поэтому вычисление температуры
по формуле Г=^,,где <? —количество тепла, а If — сумма
теплоемкостей продуктов реакции, представляет затруднение. Тем
не менее, из этой формулы
ясно, что для получения
наибольшей температуры
горенпя следует стре-
стремиться к тому, чтобы
реакция взаимодействия
окислителя и горючего
протекала с максималь-
максимальным выделением тепла.
Чтобы этого достигнуть,
необходимо в осветитель-
осветительных составах применять
окислители, имеющие ми-
минимальную теплоту обра-
образования, а продукты сго-
сгорания, имеющие, наобо-
наоборот, максимальную те-
теплоту образования.
Наличие газовой фазы
является необходимым ус-
условием образования пла-
пламени. Однако газовая фаза
сама по себе способствует
охлаждению пламени, а следовательно, и снижению светового
эффекта. Вопрос об оптимальном соотношении газовой и твердой
фаз пламени остается пока невыясненным и подлежит дальней-
дальнейшему изучению. С целью увеличения силы света в светотехнике
практпкуют введение так называемых пламенных добавок, кото-
которые способствуют излучению в видимой части спектра. Например,
добавка в осветительные составы соединений натрпя (желтый
цвет) и бария (зеленый цвет) повышает излучение в желто-зеленой
части спектра, т.е. излучение таких длин волн, к которым наиболее
чувствителен человеческий глаз.
Кроме того, создание условий, способствующих возбуждению
и ионизации атомов пли молекул, дает возможность увеличить све-
световое действие состава.
Интенсивность свечения зависит также от излучательной спо-
способности твердых частичек, находящихся в пламени. Следовательно,
реакция горенпя должна протекать так. чтобы в продуктах сгорания
4500 5000
5500 6000 6500
Длина доли 8 А1'
700.0
фиг- 6. Световая спектральная яркость
вольфрама и абсолютно черного тела при-
f =2450° К.
получались твердые частицы, имеющие высокую температуру плав-
плавления и обладающие хорошей излучательной способностью.
Излучательная способность бывает монохроматическая и сум-
суммарная.
Под излучательной монохроматической способностью з для каж-
каждой длины волны к и для каждой температуры Т подразумевается
отношение спектральной яркости тела В>,т к спектральной яркости
черного тела В° т, т. е.:
B
'» Т Р°
, т
X, Г
Величина s>4jT определяется из графика (фиг. 6) спектральной
яркости, для чего достаточно разделить ординаты кривой, отно-
относящейся к веществу, например, вольфраму, на ординаты кривой
черного тела, е^т постепенно уменьшается, по мере увеличения
длины волны (пунктирная линия). Это имеет значение для ме-
металлов, максимум испускания которых смещен в область коротких
волн по отношению к максимуму испускания черного тела при той же
температуре.
Под суммарной излучательной способностью подразумевается
отношение площади кривой, соответствующей веществу, к площади
кривой, относящейся к черному телу, при той же температуре. *•
В помещаемой ниже таблице приведены данные об излучательной
способности1 некоторых веществ.
Таблица 29
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Наименование веществ
Фор-
Формула
Излучательная моно-
монохроматическая спо-
способность при
а= 6600 А
При истин- I „
ной темпе- (Значения
ратуре i г-, ,г
°С ' > 1
Суммарная излу-
излучательная способ-
способность
Прн истин-
истинной темпе-
температуре
°С
Хром
Кобальт . . . .
Медь жидкая . .
Железо твердое .
>> жидкое .
Магнлй
Моли-аен . . .
* ....
Платана жпдкая
Тантал . . . .
>•> . . . .
Вольерам . . .
Уголь (графит).
О
Со
Си
Fe
Fe
Mg
Mo
Mo
Pt
Та
Та
W
w
w
с
с
1200
1530
1535
1000
2500
1000
2900
1000
2000
3400
1000
3000
0,39
0,36
0,15
0,36
0,36
0,59
0,40
0,33
0,35
0,44
0,36
0,45
0,43
0,40
0,90
0,81
1300
1400
1000
2600
1500
1300
2500
1000
2000
3000
1000—1500
Значения
0,13
O,1S
0,13
0,29
0.17
0.19
0,30.
0,15
0.29
0,34
0,52
бо, Оптическая пирометрия, 1934.
Про до л ж. табл. 20
с ! Наименование веществ
17
18
19
20
21
22
23
24
Фор-
Формула
Излучателъная моно-
монохроматическая спо-
способность при
>. == 6600 А
При истин-
истинной темпе-
температуре
Значения
Суммарная излу-
излучательная способ-
способность
При истин-
истинной темпе-?
ратуре
°С
Значения
Окись меди
Окись железа . . .
Окись магния . . .
» »> ...
Двуокись тория . .
> титана . .
> циркония .
Окись кальция . . .
СиО
Fe»O3
O
ThO,
'ПО,"
CaO
1L00
1200
¦ 900
1700
900—1700
—
1300—1500
0,00
0.92
0.20
0,45
0.40
0.52
0,16
1100
1200
800
1700
SOU—1700
1200—1700
1700
0,54
0,89
0,26
0.18
0,22—0,24
0,42—0,43-
0.14
Для полноты иллюстрации приводим также данные Либманна1
об излучательной способности некоторых окислов при различных
длинах волн.
Таблица 21
Наименование
окисла
Окись алюминия .
»> >>
>> магния . .
*> > • .
Двуокись тория .
Окись бериллия .
>> хрома . .
-в
>i
р,
о
е •
ALO3
»
>>
ThO.,
BeO
Сг2О3
E Я
сЗ Cl,
S f>>
О rt
^?
о s
12 So
1600
1900
J 500
1900
2000
1700
1500
Излучательная способность, соответствующая.
7500
0.24
0.31
—
0,37
—
0,06
—
7000
0,25
0,33
0,23
0.41
0,47
0,08
0,78
длине волны, А
6500
0,31
0.38
—
—
—
—
6000
0,40
6,50
0,35
0,53
0,48
0,19
0,73
5500
0.53
0,65
0,45
0.61
0.49
0.30
0.64
5000
0,81
0.89
0.65
0,65
0,49
0,45
0,43
4500
0,90
0,99
—
0,83
0,50
—
—
По мнению Либманна, излучательиая способность сильно зависит
от величины зерна: чем меньше размеры зерна, тем интенсивнее луче-
лучеиспускание. Кроме того, излучательная способность заметно возра-
возрастает с повышением температуры почти по всем длинам волн види-
видимого спектра. Излучательная способность окислов возрастает с па-
падением длины волны настолько сильно, что излучение некоторых
из них в области голубых колн приближается к излучению абсо-
абсолютно черного тела.
От характера распределения энергии по спектру зависит свето-
световая отдача пламен осветительных составов, причем она увеличивается
при наименьшем излучении энергии вне видимой части спектра..
От относительного распределения светового излучения в отдельных
областях спектра зависит окраска света.
1 Ztschr. f. phys., т. <;::. f.-ii. 5 -л С, стр. Ш, 1930.
Относительное распределение красного, зеленого и синего излу-
излучений в солнечном свете и некоторых других источниках показано
в табл. 22.
Таблица 22
На 1000 лм общего светового по-
потока приходится излучения
Дневной свет при закрытом обла-
облаками небе ....••••„• • •
Солнечный свет через тонкие оолака
Стеариновая свеча • ¦ •
Лампа накаливания с металличе-
металлической НИТЬЮ
Ртутная лампа
333
375
775
Если в смеси окислитель -f- горючее вводить такие вещества,
как, например, фтористые соединения или смолы, то в первом
случае наблюдается повышение силы света смеси? а во втором
случае—понижение ее. Во многих случаях добавка фторидов уве-
увеличивает скорость горения составов. Добавка флегматизирующих
веществ, например, смол и масел, приводит к Снижению светового
эффекта, потому что они увеличивают газовую фазу и, кроме Того,
ухудшают кислородный баланс смеси, вследствие чего нарушается
нормальный процесс горения. В качестве примера можно указать
на двойную смесь Ba(NO3J4~^g (соотношение 68:32), которая
дает световое действие примерно на 10—15% больше, чем та же
смесь с добавкой 2% идитола.
При введении флегматизаторов продолжительность горения со-
состава увеличивается.
Вообще следует отметить, что с увеличением скорости горения
сила света возрастает, но при этом обычно не наблюдается строгой
пропорциональности.
Не все флегматизаторы понижают световой эффект в одинако-
одинаковой степени. Так, например, при всех прочих равных условиях
световой эффект осветительных составов на идитоле получается ниже,
чем световой эффект тех же составов на олифе.
§ 24. Световая отдача и СЕетовой к. п. д.
Осветительные составы, как источники света, характеризуются
следующими данными:
1) силой света / в ев:
2) временем горения ( в сек.;
I
(
2) временм р
о) скоростью горения v в мм (рек, или в г [сек
Ш
4) теплотворной способностью 1 г состава или 1 г металла (сплава)
Q Кал/г:
5) удельной световой энергией 70 ев • сек/г:
6) световой отдачей 1\ лм/вт]
7) световым к. п. д. у\.
Из указанных характеристик мы остановимся только на послед-
последних трех, так как остальные не требуют дополнительных разъяс-
разъяснении. ;
Удельная световая энергия может быть выражена следующим
уравнением:
L° = ~^Г7
где m — вес состава в г, а произведение И можно рассматривать
как световую энергию. Относя It к 1 г состава, получим выражение
удельной световой энергии. Последняя величина дает возможность
сравнивать между собой составы по световому эффекту.
Можно также определить удельную световую энергию не 1 г
состава, а 1 г металла (сплава): Lm =
где а есть процент
m • a
металла в составе.
Под световой отдачей А' подразумевается отношение световой
If энергии F к полной энергии }\\ затрачиваемой для получения дан-
^ного светового потока:
*УГ1'" : ' ил
ЬК< К —.-ттг лм/впг.
s По мере повышения температуры световая отдача увеличивается.
¦'В случае абсолютно черного тела она достигает максимального
¦ значения при 6500° К и равна 81,5 лль/впг.
Световая отдача указывает световую экономичность того или
i иного состава с точки зрения превращения энергии, получдемой
в результате химических реакций, в энергию световую.
V Установлено, что 1 em тепловой энергии, полностью превращен-
¦'¦¦... - ^ °
ный в монохроматический свет с длиной волны X = 5350 А, дает
Световой поток, равный 625 лм. Величину
называют механическим эквивалентом света. Световая отдача в этом
случае равна 625 лм[впг.
Отношение световой отдачи К данного источника света к макси-
максимальной световой отдаче, равной 625 лм'впк называется световым
коэфициентом полезного действия (сокращенно к. п. д.): он выра-
выражается в процентах
_ К • 100
\ ^ Г[~ 625"~ '
На фиг. 7 представлена спектральная кривая А излучения кра-
кратера обычной вольтовой дуги (подобная спектральной кривой чер-
• Пиротехния—10 4 4—5 G 5
„ого тела при 3750°) ж спектральная кривая В светового потока
е
кривой А и осью абоцнос воЯИи-
^энертии Отношение двух площадей дает
к. п. д. В данном случае:
светового
>0 ? OO/
r, = -,-. = O,b/o,
ственные источники света.
Как видно из графика,
небольшое абсолютное зна-
значение величины светового
к. гг. д. черного тела объяс-
объясняется тем, что , энергия
невидимых для глаза лучей
значительно превышает энер-
энергию видимых лучей. Этот
вывод является одним из
фиг 7- Спектральная кривая излучения важнейших для световой
кратера вольтовой дуги. техники, так как из него
вытекает, что наивыгодней-
наивыгоднейшее использование энергии при превращении ее в световую энер-
энергию не может быть достигнуто за счет высоких температур.
Повышение светового к. п. д. возможно путем создания таких
условий горения, которые бы способствовали максимальной энер-
энергии излучения в видимой части спектра. „Л.„„Л
Для подсчета световой отдачи осветительного состава можно
воспользоваться формулой:
*=? (i)
где у — световой поток в лм;
W— мощность в вт на jl г состава.
Умножая в правок части равенства числителя ж знаменателя
на время t, получим:
B)
f.
W • I '
Где р . i _ световая энергия в лм/сек:
jy.j_ лучистая энергия в вт/сек.
Из предыдущего мы знаем, что полный световой поток F равен
4тс-/0, где
€6
4т: — поверхность шара с радиусом, равным единице;
/0 — средняя сферическая сила, света.
Далее, опытным путем или на основании теоретической реак-
реакции горения определяем количество тепла в кал, выделяемое ври
сгорании 1 г состава. Затем производим пересчет калорий в ватт-
секунды {Q = 4,18 "W-I, т. е. 1 кал =4,18 вт/сек).
Подставляя указанные значения, получим следующее уравне-
уравнение для подсчета световой отдачи1:
W
Разберем это на примере.
Пусть ^требуется определить световую отдачу и световой к. п. д.
смеси, рассчитанной по уравнению:
Ba(NO3K + 5Mg = BaO + 5MgO -f N2.
Данные: I =85 000 ce, i = 5,5 сек., состава — 30 г,
Q = 1630 кал\г, или 1630 . 4,18 = 6813 вт.
Решение: Подставляем соответствующие значения (относя
световую энергию к 1 г состава) в уравнение C).
Тогда получим:
V— 12,6-85 000.5,5 оэ о ...,.„
'' , Световой к. п. д. будет рав?н:
А" • 100 28,8 • 100 , ао/
'Н ~ —зоб" 625" ~ '*' /о*
В помещенной ниже таблице приведены данные световой отдачи
я светового к. п. д. некоторых источников света с указанием их
температур в градусах Кельвина2.
Т а 0 лица 23
Название источников света
Действи-
Действительная
температура
°К
Черное тело (примерно белый свет)
Парафиновая и стеариновая свеча
Керосиновая лампа
Ацетиленовая горелка
Лампа Нернста . 0
Вольфрамовая лампа газополная .
Ауэровская оетка
Ртутная лампа
5200
1700
1850
2400
2600
2745
Световая
Отдача
F/W
Световой
К.П.Д.
77,1
0,0936
0,282
0,631
4,75
18.90
3.1 до 7,9
187
12,3
- 0,017
0,05
0.U
0.84
3,4
0.5 до 1,26
30
х Приближенно принимаем /0 - /, т. е. силе света в данном направлении,
так как для случая пиротехнических звездок разшща между ними незначи-
твльна.
* Ш. Фабр п, Общее
67
§ 25. Выбор двойных смесей для осветительных составов
В осветительных составах должны применяться такие двойные
смеси, которые при сгорании выделяют максимальное количество
световой энергии. Поэтому знание физико-химических свойств двой-
двойных смесей необходимо для разработки рациональных рецептов
пиротехнических составов.
Одновременно следует учесть, что выбор компонентов с точки
зрения получения наибольшей световой отдачи должен произ-
производиться с учетом тех факторов, от которых зависит сила света и
о которых кратко упоминалось в начале данной главы. Кроме того,
необходимо, чтобы осветительный состав удовлетворял всем общим
требованиям, предъявляемым к пиротехническим составам в отно-
отношении достаточной физико-химической стойкости, минимальной
чувствительности к механическим воздействиям и т. д.
Рассмотрим световые характеристики двойной смеси, например,
Ba(NO3)-> + А1, при следующих соотношениях компонентов:
Ba(NO3J+ 2А1 = ВаО + АЦK + О2 + N2-f 284,3 Кал. (\
3Ba(NO3) + 10А1 = ЗВаО + Ъ.ЩK + 3N2 + 1631,7 »
Ba(NO8)", +4A1 -V 0,5О, = Ваб-f2Al2O3 + iN2+ 673,7 »
Ba(NO3)a+ 6AI 4- 2O2 " = BaO + 3A12O3 + N2 -f №Ш »
Ba(NO3J + 8A1 + 3,5O2 = BaO + 4A12O3 + Na + 1452,5 »
Соотношение но уравнению A) взято с положительным «кисло-
«кислородным балансом, соотношение по уравнению B) — с нулевым
кислородным балансом, а остальные — с отрицательным кислород-
кислородным балансом.
Из таблицы видно, что наилучшим световым эффектом обладает
смесь Ba(NO3J -f AL с нулевым кислородным балансом, для кото-
которой К,— 28,1 лм1вт и V) =4,5%. Таблица также со всей ясностью
показывает, что при содержании в смеси алюминия свыше 30% све-
световая отдача и световой к. п. д. значительно уменьшаются, так как
алюмпнпй дает сильное искрение вследствие догорания частичек
его вне сферы пламени, на воздухе. Таким образом уменьшение
силы света происходит, несмотря на увеличение теплового эффекта
с увеличением алюминия.
Разумеется, что в зависи-
зависимости от качества применя-
применяемого алюминия и, в част-
частности, от степени его измель-
измельчения, световые характери-
характеристики могут колебаться в
большую или меньшую сто-
сторону. Например, при при-
применении некоторых сортов
алюминия удельная световая
энергия рецептов по урав-
уравнениям B) и C) достигает
порядка 20 000 ев • сек (г.
Данные, помещенные в
таблице, для большей наглядности изображены на фиг. 8.
Для сравнения в помещаемой ниже таблице приводятся данные
световой отдачи и светового к. п. д. металлов при сгорании их
в атмосфере кислорода1 и те же данные двойных смесей.
Т а б л и ц а 25
О
-4,4
Световые
лучены опытным
^ в таблицу1.
Урав-
Уравнение
Вяято, %
Ва(Х03)-1 Л1
Сила
• света
1 в сч
, Сиорост!
', горения
JJ' ммIсек
Теплота
горения
1 г
Q кал)г
54 000
80 600
77 000
53 000
31 000
[Удельная
1 световая
энергия
U
ев • сек[г
7 300
14 500
13 500
9 500
5100
Световая
отдача
К
20 25 30 35 40
°/о алюминия
Фиг- 8. Зависимость световых показателей
и скорости горения от процентного содер-
содержания At в смеси BafNOj+Al
Наименование металлов
и двойных смесей
Световал| Световой
отдача
лм/ ип
к.п.д. Уравнение реакции горения
Алюминии
Магний
Сплав алюминия с
5—10% магния . .
Цирконии' ......
Тантал
Церий
Вольфрам
Молибден
Углерод
74%-Ba(NO3J4--26%-Al
64%-Ba(NO3J+36%-Mg
51%-Ba(NO3J+49%-Zr
20
28 .
29,5
36
32
9,3@
9,0
8,7
1,9
28,1
4,2
4,5
4.7
5,0
W)
1,4
1,4
0.3
4.5
5.5
доА1,03 и MgO
Zr+Oo=ZrO-.
2Ta+l,5O,=Ta.O3
^0
+
W+l,50.,=W0s
Mo-fl,5O.,=MoO3
C+Oo-CO.
)
20 ~
C)+
-i-5Al,Oa-i-3X-
Ba(NO8),"-r«JMg=Ba+6MgO-b
-r-Nj"
Ba(NO3),,-r 3Zr-f 0.5O2 - BaO+
3ZX
1 «Пиротехнии», сборн. не рев- ст., Хе 'Л и
поперечного сечения в 'i,2
Эти данные доказывают, что световой к. п. д. смесей нитрата
бария с алюминием или магнием несколько выше, чел у одного алю-
алюминия или магния. ' ^ г
Световая отдача двойных смесей KNO;) + Al или KNO3 ~Ь Mg
значительно меньше, чем световая отдача смесей
Ba(N(KJ-}-Al нлл Ba(NO3J-f Mg,
Световая отдача и световой к. п. д. двойной смеси нитрата ба-
бария с цирконием меньше, чем у других смесей, что объясняется
обильным искрением циркония.
Спрессованные в виде шашек двойные смеси Ba(NO3)-> + Zr
сгорают с большой скоростью (около 20 мм\сек). и поэтому фото-
метрирование их представляет некоторое затруднение. Скорость
горения двойных смесей нитрата бария с алюминием или магнием,
хотя и меньше, чем скорость горенпя смеси нитрата бария с цирко-
цирконием, все же является значительной.
Прочность смесей, спрессованных без цементирующего вещества
получается явно недостаточной.
Замедлить горение можно путем добавки к этим быстрогорящим
смесям:
а) смолы или масла, например, идитола, шеллака, олифы и пр.;
б) медленно горящей двойной смеси, например, Ba(NO3J +
-{- смола;
в) неорганических веществ, например MgO, А12О3, AUF3?
3NaF . A1F3 и т. д. .
Добавка смолы или высыхающего масла обеспечивает замедле-
замедление горения и надлежащую прочность спрессованных изделий, по
это связано с понижением их световых' показателей. Последнее
объясняется тем, что цементирующее вещество при сгорании увели-
увеличивает газовую фазу пламени, в результате чего температура горе-
горения понижается. Кроме того, добавка цементатора обычно ухудшает
кислородный баланс смеси и вызывает повышенное искрение.
При добавке некоторых неорганических замедлителей, например,
криолита, увеличивается световая отдача за счет свечения натрии.
Добавка к двойной смеси таких веществ, как, например, MgO,
AI0O3 и др., несколько замедляет процесс горения смеси, но при этом
увеличивается искрение..
При добавке неорганических замедлителей типа MgO, AlaO:J,
приходится еще добавлять определенное количество цементирующего
вещества для получения надлежащей прочности спрессованных из-
изделий.
§ 25. Выбор тройных смесей для осветительных составов
После рассмотрения двойных смесей и выбора из них наиболее
эффективных следующим этаном по пути разработки рациональных
осветительных составов является рассмотрение и выбор тройных
смесей. Мы остановимся на некоторых тройных смесях, которые
содержат один окислитель и два горючих вещества или два окисли-
окислителя и одно горючее вещество.
1. Смесь Ba(NO3).:~r"Al-{-S. В практике нередко можно встре-
встретить рецепты осветительных составов с применением серы.Дейст-
серы.Действительно, добавка серы в двойную смесь Ba(NO;j)o-r-Al оказывает
положительное влияние на процесс горения: искрение значительно
снижается, а световая энергия возрастает.
Рассмотрим данные о влиянии серы на смесь, в которой нитрат
бария п алюминий bsfitbi в соотношении, определяемом уравнением:
:ЗВа(ХО.,). -f ЮА1 == ЗВаО + ЗАЦ), -f 3X2.
Т a G л и ц а 26
Наименование
характеристик
74% Ba(N03J+26°/o Al — с добавкой серы в % сверх
100% двойной смеси
Сила света в сч. . -
Скорость горения
в мм/сек ....
Удельная световая
энергия Itjm . .
5
227 000
8,3
24 000
7
209 000
7,0
2(> 000
10
187 000
0,9
24 000
13
175 000
6,3
24 000
15
112 000
19 000
20
77 000
4,0
17 000
3%,*
Данная таблица показывает, что по мере увеличения серы ско
рость горения тройной смеси уменьшается (фиг. 9), а световая энер
гия до определенного пре-
предела возрастает и получается,
примерно в полтора раза
больше, чем световая энер-
энергия двойной смеси Ba(NOo),, -f-
+А1 A5 000).
Хороший эффект содер-
содержащих серу составов, пови-
димому, объясняется тем,
что сера в начальный период
горения играет роль окис-
окислителя, образуя сульфид
алюминия как промежуточ-
промежуточный продукт горения, и тем
самым способствует наиболее
Ю is
%серы
Фиг- 9. Зависимость световых показате-
показателей и скорости горения от процентного
содержания серы в смеси Ba(NO3J+Al-
полному сгоранию частичек
алюминия.
Если вместо серы ввести смолу, то световой эффект двойной смеси
Ва(ЖKJ+А1 ухудшится.
Степень повышения световых характеристик с введением серы
в двойную смесь может измениться в зависимости от качества при-
применяемой алюминиевой пудры.
71
2. Ba(NO3)-2+Zr-f с м о л а. Рассмотрим различные двойные сме-
смеси нитрата бария с цирконием, в которых на одну молекулу оки-
окислителя приходится различное количество атомов циркония;
Ba(NO8J + Zr = RaO -f- ZvO2 + X2 -f i,oO2 + l;VU Кал*- (I)
Ba(NO.,J + l,oZr = BaO + l.oZrO2 + ().,+Д, + 282.2 Ka.i B)
Ba(N():!\, + 2,oZr - BaC) -f 2.5ZKX -f N2 + 540/, AVu C)
Ва(Л'():{)., -f 3Zr + 0,50, = BaO+ liZri К + \2 + 669,") Khj. ('*)
Сверх 'J00o/o двойной смеси для цементации и яамедления горения
было взято 10% шеллака. Сжигание состава производилось в .метал-
.металлической оболочке диаметром около 10 мм. При расчете тепловой
оффект горения цементатора во внимание не принимался. В резуль-
результате были получены следующие данные:
Таблица 11
а
а
с*
Взято в
весовых
частях
Ba(NO3J Zr
A)
B)
C)
74
66
53
49
Теплота I Удельная
сгорания j световая
1г со- j энергия
става кал | Itjm
4,0
5,0
6,2
10,0
428
709
1104
1251
860
1240
1700
1290
Световая
отдача
6,0
5,2
4,6
3,1
Световой
К; П. Д.
о/
/о
1,0
0,8
0,7
ОД
Из данной таблицы видно, что по мере увеличения в смесях цир-
циркония световая отдача и световой к. п. д. падают. Наблюдения по-
показывают, что с увеличением процентного содержания циркония
искрение возрастает.
При добавке серы в смеси на цирконии искрение уменьшается и
световой аффект значительно улучшается.
3. Ba(NO3J4~Al-bMg. Подобные тройные смеси, содержащие
один окислитель и два горючих вещества, могут быть составлены
из двух двойных смесей Ba(NO3)-;»~rAl и Ba(NO3J+Mg, взятых в раз-
различных соотношениях.
В качестве примера возьмем две двойные смеси с нулевым кисло-
кислородным балансом:
I. 3Ba(NO3J + 10A1 = ЗВаО + 5А12О3 + ;5-х2-
II. Ba(NO3).,
5Mg = BaO
oMgO + N...
Если теперь взять в различных соотношениях-смеси I и II. то
получим ряд рецептов, указанных в нижеследующей таблице.
Теплота образовании
.^ =258.2 Кал.
Взято в
смеси
100
80
60
40
20
0
весовых частях:
I
смеси II
0
20
40
60
80
100
Г,
. Рецепт,
Ва(ХО3)а
74
73
72
71
69
68
а о л и ц
о'
/о
А!
26
21
15
10
5
а 28
Маг
6
13
19
26
32
Составы Ba(NO3).>+Al-HV[g горят более равномерно, чем двой-
двойные смеси Ba(NO;5).2+Al. Объясняется это тем, что магний способ-
способствует более полному
сгоранию частичек алю-
алюминия.
По мере увеличения
магния в смесях
Ba(NO;,J+Mg (с добав-
добавкой во всех случаях
одинакового количества
шеллака в размере 10%)
световая отдача возра-
0 Ю 20 30 40 50 60 70 80 90 100
100 90 вО 70 60 50 40 30 20 10 О
°/о-НЫ03+А1
Фиг- 10. Световая энергия и теплота горения
смесей JBa(NO3J+Al и KNO3-f-AlB различных
соотношениях.
стет и достигнет мак-
максимума при с; о держании
магния 35—40%. Уве-
Увеличение магния сверх
указанного количества
не дает положительных
результатов, и световые показатели уменьшаются.
4. Ba(NO:JJ ~Ь K-iNrO3 H~ A1. При составлении тройных смесей
из двух окислителей и одного горючего поступают таким же поряд-
порядком, как и в предыдущем примере, а именно, наиболее подходящие
двойные смеси Ba(NO3J -f- A1 и KNO3 -f- Al берут в различных
соотношениях, а затем опытным путем определяют световые пока-
показатели составов. Например, возьмем в различных соотношениях
смесп с нулевым кислородным балансом:
I. 3Ba(NO3J + ЮА1 = аВаО + 5А12О3 + ЗЛ', -f 16-Л.7 Ka.t;
II. 6KNOa -f- ША1 = 3K,0 -f 5A12O3 + 3\, + 18',9,2 Кал.
Рецепты и светотехнические данные некоторых подобных еостяков
сведены в таблицу и показаны на фиг. 10.
Таблица 29
смеси I 'смеси II JBa(NO3).,';
100
80
65
50
35
25
0
0
20
35
50
65
75
100
74
59
48
37
26
10
—
14
24
35
45
52
69
28
•28
29
¦29-
31
1548
1142,6
1323,8
1505.0
168В, 2
1807,0
1703,0
1.4 500
10 500
7 400
4 500
2 500
1 800
960
28,1.
27,6
16,8
9,0
4.4
3,0
¦1,'
4,5
4,3
2,7
3,4
0.7
0,5
0,3
Примечание. Теплота горения иодсчитьшалась путем сложения теп-
лот горения двойных смесей, взятых в указанных соотношениях. Для цемен-
цементации к смеси КМ03-|-АД прибавлено 5°а идитола.
С увеличением нитрата калпя в тройной смеси Ba(NO3J -f-
-f- KNO3 + А1 световая отдача уменьшается. Отсюда следует, что
смеси, в которых окислителями являются соли бария, дают значи-
значительно лучший световой эффект, чем.смеси, в которых в качестве
окислителя взята соль калия.
Однако введение нитрата калпя дает возможность регулировать
скорость горения состава. ' *
§ 27. Искрение и методы его устранения
Многие осветительные составы, в частности, составы на алюми-
алюминии или цирконии, при горении дают искрение, которое является не-
нежелательным, так как оно создает условия к понижению силы света.
Искрение заключается в том, что раскаленные частички металла
и шлаки выбрасываются образующимися газами из сферы пламени
и догорают в окружающей атмосфере. При наблюдении искрения
помощью синих очков можно заметить, что раскаленные частички
металла дают голубовато-белый цвет, а частички раскаленного
шлака — тёмнокрасный.
Искрение зависит от многих факторов, к числу которых отно-
относятся: температура воспламенения металлов, температура плавле-
плавления и кипения металлов и продуктов горения, летучесть веществ и др.
Искрение может быть уменьшено ил1т да?ке совершенно устра-
устранено следующими методами:
а) повышением реакционной способости металла, например, за
счет увеличения до определенного предела степени его дисперсности;
б) введением в состав более энергичных окислителей, например,
частичная замена нитратов хлоратами или перхлоратами (лучше
вторыми, так как подобные смеси более безопасны, чем смеси с хло-
хлоратами);
74
в) введением в состав добавок, способствующих нормальному
процессу горения (например добавок серы);
г) уменьшением скорости горения составов (что, однако, связа-
связано с понижением силы света);
д) уменьшением газовой фазы в продуктах сгорания.
Обычно составы с магнием горят равномерно, без искрения.
Окись магния легко улетучивается. Составы на алюминии воспла-
воспламеняются труднее, горят менее равномерно и дают искрение. Однако
при введении в алюминиевые составы некоторых веществ, как. на-
например, серы, искрение в значительной степени устраняется, составы
горят равномернее и дают значительно повышенный световой эф-
эффект. Составы, содержащие смеси магния с алюминием или их
сплавы, горят энергично, с незначительным искрением, а во многих
случаях и без последнего. Если в осветительных составах заменить
магний, алюминий или их сплавы цирконием, то обычно такие
составы Сильно искрят.
При добавке к смеси хлората или перхлората горение идет за-
заметно интенсивнее. При этом, как правило, искрение понижается.
§ 28. Некоторые рецепты осветительных составов
Осветительные составы по скорости горения можно разделить
на следующие две группы:
1. Составы медленно горящие, со скоростью горения!—3 мм (сек.
Такие составы применяются в объектах крупного габарпта (артил-
(артиллерийские снаряды, бомбы и т. п.).
2. Составы быстрогорящие, со скоростью горения свыше 3 мм/сек.
Применяются они в объектах малого габарита (патроны, гранаты).
В помещаемой ниже таблице приводятся рецепты и светотехни-
светотехнические данные некоторых осветительных составов, которые испыты-
валисв в виде шашек весом в 40 г и с площадью поперечного сечения
4,2 смг.
Таблица 30
\. Осветительные
N. составы
Светотехнические \^
данные х^
Сила света в с?
Скорость горения
в мм(сек. .' , .
Удельная световая
энергия
¦1 , 1 С О т X CGh •
г ' ' '
1 '2
Hi
IS!
60 000
5,3
12 000
о"--
Си —.,.) z!l-
M-U a
22 000
3,6
6 000
о
40 000
4,5
10000
4 , :.
чо
о4
to
to
-. о^
60 000
7,0
9000
я.. 2
^ ^Л
80 000
5,7
13 500
ij f^1* a.
PS О i Я
84000
8,2
9 300
Таблица показывает, что наибольшую скорость горения дают
составы на основе сплава алюминия с магнием; из них составы,
содержащие перхлорат, сгорают быстрее. Скорость горении составов
на смеси алюминия с магнием является промежуточной между ско-
скоростями горения составов на магнии, и на алюминии. Составы на алю-
алюминии в присутствии серы дают значительно повышенное световое
действие но сравнению с темя же составами в присутствии смолы.
Если в составе 11 заменить идитол другими органическими горючими
(пшеничной мукой, касторовым маслом, канифолью и др.), то све-
световой эффект заметно повысится.
Таким образом в зависимости от природы компонентов, входящих
в осветительные составы, светотехнические показатели могут коле-
колебаться в широких пределах. В зависимости от степени измельчения
исходных веществ указанные в таблице данные также могут быть
большими или меньшими.
Наконец, приведем для иллюстрации ряд рецептов осветительных
составов, опубликованных в разное время в отечественной и иностран-
иностранной печати1.
Таблица 31
Процентное содержание
6
Наименование
компонентов
Нитрат бария
>> калия
>> стронция . . .
Алюминиевая пудра . .
Алюминиевый порошок
Магнпй • . .
Сплав А1—Mg E0 : 50) .
Сера
Шеллак ........
Антимоний
Олифа ^
Касторовое масло . . •
Парафин
Американским патентом 2033966 рекомендуется применять,
в качестве горючих, сплавы А1 и Mg как друг с другом, так и с Si,
Zn, Си. Особенно сплавы MgCu n CuSiZn -f- AlMg. Для стойкости
сплавы флегматизируются касторовым маслом.
Так же отмечается, что при добавке в эти составы криолита сила
света возрастает.
1 Рецепты 1—5, «Техника и вооружение», № 1, 1935.
Рецепт 6, F а Ь е г.
Рецепт 7, американский патент 2033966, 1936.
Рецепт 8, американский патент 2035509, 1936
§ 29. Назначение фотосмесей
К осветительным составам относятся и так называемые фото-
смесп. которые широко применяются в фотографин п могут быть
использованы также в военном деле.
Фотосмеси предназначаются для получения интенсивного света
в короткие промежутки времени (доли секунды). Применяются они
в фотографии в качестве искусственных источников света.
Лучшим источником света является магниевый свет благодаря
его большой яркости и сходства с дневным светом по количеству
синих лучей.
При вдувании порошка магния в пламя спиртовой горелки он
сгорает в течение 1/3 сек. Однако порошок магния при горении дает
густой белый дым, который понижает силу света. Поэтому в целях
уменьшения дыма и более полного сгорания магнпя обычно приме-
применяют смеси его с окислителем. Так, например, смесь магния с берто-
бертолетовой солью или с нитратом бария дает сравнительно мало дыма
и сгорает в течение около г/зо сек- Подобные смеси употребляются
в фотографии для моментальных съемок.
В военном деле фотосмеси применяются для аэрофотосъемки в ноч-
ночное время.
К фотосмесям предъявляются следующие требования: при горе-
горении они должны давать максимальную силу света в течение долей
секунды и небольшое количество дыма, спектральный состав пламени
фотосмеси должен находиться в соответствии с цветочувствитель-
цветочувствительностью фотоматериалов, при применении фотосмесей в помещениях
продукты их сгорания должны быть безвредными, и, наконец, фото-
смесп должны быть безопасными при изготовлении и применении.
Спектральный состав пламени зависит от окислителя и горючего.
Если применяются пластинки, чувствительные к длинноволновой ча-
части видимого спектра, то целесообразнее пользоваться составами,
дающими длинноволновый свет, что может быть достигнуто за счет
применения солей натрия, кальция и стронция.
§ 30. Характеристика фотоматериалов и методы их испытания
1. Цветочувствительность. Приемником световой
энергии при фотовспышках является не глаз, а фотографическая
эмульсия, которая обычно по своей чувствительности к различным
длинам волн отличается от спектральной чувствительности глаза.
В зависимости от цветочувствительности, т. е. чувствительности к раз-
различным участкам спектра, фотоматериалы разделяются на: 1) обык-
обыкновенные, 2) ортохроматические, 3) панхроматические.
Обыкновенные фотоматериалы чувствительны к синим и к фио-
фиолетовым лучам, т. е. к таким цветам, которые воспринимаются на-
шпм глазом, как, например, цвета темные, неяркие. По отношению
к желто-зеленому, желтому, оранжевому и красному цветам обыкно-
обыкновенные эмульсии почти нечувствительны. Обыкновенные пластинки
применяются для съемки некрасочных (обычно технических) объектов
а такше, когда требуется особо короткая экспозиция, а художест-
художественность передачи тонов не играет решающей роли.
Ортохроматические фотоматериалы чувствительны к фиолето-
фиолетовым, синим, зеленым и желтым цветам и нечувствительны к крас-
красным лучам. Так как в природе преобладают желто-зеленые тона,
к которым оти фотоматериалы наиболее чувствительны, то для пра-
правильной передачи тонов достаточно бывает применение ортохрома-
ортохроматических пластинок или пленок.
Панхроматические фотоматериалы чувствительны ко всем ви-
видимым лучам спектра. Они применяются при съемках для правиль-
правильной передачи тонов, в окраске которых участвует также и красный
цвет. Наибольшее распространение панхроматические фотоматериалы
получили в киносъемке и для целей аэрофотосъемки. Помощью
специальных фильтров, пропускающих только инфракрасные лучи,
можно при известной высоте полета заснять совершенно невидимые
на больших расстояниях объекты.
Ортохроматические и панхроматические пластинки получаются путем об-
обработки обыкновенных пластинок раствором анилиновой краски. Таким обра-
образом эмульсия становится чувствительной к таким цветным лучам, которые
являются для данного красящего вещества дополнительными. Применяемые
для указанных целей анилиновые краски называются оптическими сенсибили-
сенсибилизаторами.
Существенной характеристикой фотоматериалов является их
светочуствитедьность, т. е. способность давать почернение в резуль-
результате действия света и последующего проявления. В зависимости от
типа эмульсий фотоматериалы подразделяются на высокочувстви-
высокочувствительные и малоконтрастные и? наоборот, малочувствительные и
¦ высококонтрастные сорта.
Общая чувствительность фотоматериалов выражается в градусах
шкалы Эдера-Гехта (Э. Г.), Хертера и Дриффильда (X. и Д.) и дру-
других градусах. В таблице1 указаны соотношения чувствительности
в градусах Э. Г. и X. и Д.
Т а б л и ц а 32
Чувствительность
пластинок или пленок
Малочувствительные
Градусы по
42
46
48
50
53
56
58
61
Относи-
Относительная
чувстви-
чувствительность
Область применения
9
12
15
19
24
31
39
50
1,0
1,3
2,1
2,6
3,4
4.3
5,5
Преимущественно для
репродукций
д, Практическое руководство по фотографии, 1932-
78
П р о д о л ж. табл. 32
т I увствительность
пластинок или пленок
Градусы по
Обыкновенные или нор-
нормальной чувствитель-
чувствительности
64
66
68
71
Относи-
Относительная
чувстви-
чувствительность
Область применения
64
82
104
133
Высокочувствительны^
или быстрые (rapid)
Высшей чувствитель-
чувствительности пли очень быстрые
(extra rapid)
74
77
80
82
84
85
88
Наивысшей чувствитель- 90
ности или ультра быст- 92
рые (ultra rapid) 94
170
216
276
351
448
570
727
7,0
8,9
11.3
14,4
Для съемок, не требую-
требующих особо короткой.
экспозиции
18.3 ! При благоприятном осве-
23.4 j щении и съемке быстро-
29,8 | движущихся предметов
37,9
48,3
61,6
78,5
Для съемки с экспози-
экспозицией до 0,1H1 сек. всех
сюжетов при неблаго-
неблагоприятном освещении
930
100
Самые разнообразные
съемки при, весьма не-
неблагоприятном освеще-
освещении
2. Количество освещения, порог потемне-
потемнения. В фотографии часто применяется термин ^количество осве-
освещения», которым называется произведение освещенности на время
освещения (выдержку):
JI = E-t,
где Е — освещенность в лк;
i — время в сек.
Количество освещения выражается в секундо-люксах или в се-
кундо-метро-свечах (CMS), что получается, если Е заменить на т^-,
i
т. о.
Количество освещения, приходящееся на 1 см2 поверхности,
определяется выражением:
Е • t
If =
лк • сек]см2.
В результате действия различного количества освещения на фото-
фотоматериалах образуются различные потемнения после их проявле-
проявления. Разумеется, что чем больше дано освещения, тем больше полу-
79
чается потемнение. Для каждого фотографического слоя должно
быть дано минимальное количество освещения, которое еще способ-
способно произвести на этом слое едва заметное потемнение (порог потем-
потемнения).
Для каждого фотоматериала существует определенная величина
порога потемнения Hs, которая в зависимости от характера эмуль-
эмульсии колеблется в пределах от 0.01 лк-сек (высокочувствительные
эмульсии) до 10 лк-сек и более.
Чем больше чувствительность фотографического слоя к дейст-
действию света, тем очевидно меньше потребуется количества освещения,
для того чтобы вызвать минимальное потемнение слоя.
Приборы, предназначаемые для определения порога потемнения,
называются сенситометрами.
Ниже описаны принципы
устройства и работы сенси-
сенситометров Эдера-Гехта (Э.Г.)
и Хертера и Дриффильда
(X. и Д).
l,—~
Jo
i
t
4 b,
; »>
L2
Jc
(
'Jz
В
r
3- Сенситометры
Эдера-Гехта (Э. Г.) и
Хертера и Дриффиль-
Дриффильда (X. и Д.)- Устройство сен-
сенситометров основано или на~из-
на~изменении времени t при постояи-
Фиг- И. Схема оптического клина. ной освещенности Е или на изме-
изменении освещенности Е при посто-
постоянном времени освещения L*
Сенситометр Э. Г. основан на том, что время освещения для всех участков
эмульсии одинаково, но освещенность различных участков различна. Дости-
Достигается это помощью так называемого «оптического клина» (фиг. 11), представ-
представляющего две стеклянные пластинки, из которых одна находится в горизонталь-
горизонтальном положении, а другая под некоторым углом к первой пластинке- Простран-
Пространство между пластинками заливается желатиновым раствором нейтральной
серой окраски. Угол между стеклянными пластинками незначительный и по-
поэтому по внешнему виду оптический клин напоминает плоскую пластинку.
По направлению от А к В непрозрачность клина увеличивается, она пока-
показывает, во сколько раз ослаблен свет при прохождении череп слой.
Отношение _i- = Т называется прозрачностью. При /х — 0, т. е- когда
слой совершенно не обладает прозрачностью, Т— 0, а если слой совершенно
прозрачен, т- е. 1г — 10, тогда Г— 1.
Величина, обратная прозрачности. __ —1л =0 называется непрозрач-
ностью. Степень поглощения света при прохождении его через среду зависит
от толщины слоя d и от концентрации с, с увеличением которых поглощение
увеличивается.
По закону Ламберта и Бера
10?
пли
= lg — ¦= D,
где г — коэфициент поглощения, зависящий от индивидуальности светопогло-
щающего вещества- Оптическая плотность слоя О выражается как десятичный
30
логарифм его непрозрачности:
JD = lgO = lgy°.
Если О — 1, то D = lg I = 0.
Соотношения D, О и величины светопропускания в процентах можно найти
при помощи десятичных логарифмов, как это показано в табл. 33.
Таблица 33
Оптическая илот- ;
ность D . . . . ,'
Непрозрачность О
i
Процент свето- ,
пропускания . j
i
0 :
1,00 !
100
0,".
3,2
32
1,0
10,0
10
1,5
31,6
8
i
' 2,0
100
' 2,5
316,2
0,3
! 3,0
, 1 000
од
3,5
3162
0.03
4,0
10 000
0,01
На каждом участке клина имеется своя определенная величина оптической
плотности I):
D = scd.
Величины s и с постоянны для всех участков клина, но толщина слоя d
от А к В возрастает. Между расстоянием I от начала клина и толщиной слояй
существует прямая пропорциональность. _
Из подобия треугольников Аахаг и АЪ^Ь^ можно написать:
-у — ~ или d — кг1.
i/а (а/О
Так как гей — D, то оптическую плот-
плотность можно еще выразить следующим
уравнением В — zck-J, — К& • I.
1аким образом оптхгческая плотность
клина пропорциональна расстоянию от
начала клина.
Увеличение плотности при передви-
передвижении вдоль клина на 1 см называется
константой клина и обозначается сим-
символом Ко- Зная константу клина, можно
определить оптическую плотность его на
любом расстоянии от точки ^4, а по фор-
формуле
можно определить его непрозрачность и
прозрачность.
Константа К^у оптического клина,
применяемого в системе Э. Г., обычно
равна 0,401. Вся шкала разделена на градусы от 0 до 120, причем 120 обозна-
обозначает самую высокую чувствительность. 1 градус сенситометра Э. Г. соответ-
соответствует продвижению шкалы на 1 мм, т. е. увеличению плотности клина на
0,0401. ¦
Помимо цифровой шкалы на клин наклеиваются полоски с цветными свето-
фильмами (красный, желтый, зеленый и синий), которые служат для определе-
определения спектральной чувствительности фотоматериалов (фиг. 12). Приняв за
tiff
wo
S3
80
'70
60
50
40
30
20
10
п
123
1'.:
щ
-,
50
SC
40
30
~>(\
л
1
в
в
в
0 н
R
i
—
—
—
—
iiniitmm
=
—
-
га
=
=
шшп
=
1
—
Ё
Е
=
—
|
Ё
Фиг- 12- Шкала сенситометра
Эдера и Гехта.
Пиротехнип—1044—6
81
единицу чувствительность к синему цвету, выражают по отношению к нему
чувствительности к другим цветам.
Светочувствительность фотоматериалов определяется следующим образом-
На оптический клин помещается испытуемый слой (пластинка, пленка или бу-
бумага), который через клин освещается на расстоянии 1 м источником света
в1ив течение 60 сек-
На единицу поверхности клина действует количество освещения
ц = Е • I = 1.60 лк • сек.
Для определения количества освещения на любой участок слоя необхо-
необходимо знать константу i?j>
Например, требуется определить количество освещения, которое приш-
пришлось на фотографический\ слой под тем местом клина, где намечена цифра
60° Э. Г. при Kd= 0,401 и ( =6 см.
По формуле D = К® • I определяем опти-
оптическую плотность, которая равна'¦
D = 0,401 • 6 = 2,4;
Таблица 34
D —Iff —- (где D ~~
2,4 - 3,6,
из выражения D —Iff —-
Jo= 1 лк) можно определить 1
\g 1г = \g /о — D = lg 1 — 2,4
откуда / = 0,004 лк.
Участок слоя, соответствующий положе-
положению цифры 60°, получил количество осве-
освещения
Я e Ei « 0,004 • 60 = 0,24.
Если для данного фотоматериала коли-
чество освещения 0,24 лежит выше порога
ытуемого слоя. потемнения, то на слое (после проявления)
будут отпечатаны цифры 60 и меньше E0, 40
и т. д.), отвечающие большим количествам освещения. Порог потемнения от-
считывается по крайней цифре, которая отпечаталась на слое.
Сенситометр Хертера и Дриффильда (фиг. 13) основан на том, что освещен-
освещенность всех участков фотографического слоя остается одинаковой, но время
освещения для различных участков переменное-
Схема сенситометра X и D состоит в том, что диск имеет ступенчатый
прорез, каждая ступень которого соответствует определенному центральному
углу в градусах: 180, 90, 45, 22,5, 11,25, 5,525, 2,812, 1,405, 0,703.
Сзади диска помещается испытуемый слой, а спереди — стандартный источ-
источник света на расстоянии 1 м от диска. Диск приводится во вращательное дви-
движение с определенной скоростью.
Предположим, что время освещения было равно 80 сек-, тогда фотографи-
фотографический слой, соответствующий центральному углу 180°, будет в течение 80 сек.
освещения не закрыт диском:
30
40
Фиг- 13. Схема диска сенсито-
метра X и D и положение
испытуемого слоя
=40 сек-
будет
— =40 е
Фотографический слой, соответствующий центральному углу 90
80
не закрыт диском —т- — 20 сек- и т. д-
Количество освещения Я, приходящееся на ноле эмульсин, можно он ре
делить по формуле
где #„—количество освещения на единицу поверхности диска за все время
освещения;
а — прорез в градусах-
Центральный угол
в- градусах . . I 180
90
Время ос веще- j i
ния / в сек- . . ' 40 i 20
Количество осве-
освещения H—Et в
с екун до-метро-
свечах
46
10
22,5
1Д.25 5,525
2,812 1,405 I 0,703
20
10
2,5 1,25
2,5 1,25
0,02.5 i)s3V2 I 0,156
0,025 0,312 | 0,1.56
4. Закон Щ в а р ц ш и л ь д а. Выше было указано, что'под
действием равных количеств освещения получаются и равные по-
потемнения фотографического слоя, т. е., если
то
L\=lh A)
Это означает, что с увеличением освещенности в п раз. но с умень-
уменьшением времени также в п раз, получается одно и то же количество
освещения, а следовательно, и одинаковые потемнения (JJ). Фор-
Формула A) выражает так называемый «закон взаимной заместимости»
Бунзена и Роско, который, однако, справедлив лишь в первом при-
приближении.
Шварцшильд показал, что одинаковые потемнения слоя будут
в том случае, если имеет место равенство величин
где р — константа Шварцшильда. Формула показывает, что при
уменьшении освещенности в некоторое количество раз следует
увеличивать выдержку в большее число раз.
Для большинства фотобумаг р —0.7.
Для негативных фотоматериалов /> — 0,8 — 0,9-
Однако, как показали дальнейшие исследования, величина р в
зависимости от освещенности не является постоянной.
Для средних и малых освещенностей р < I-
Для очень больших освещенностей - /> > 1.
Для некоторых промежуточных величин осве-
освещенностей р= 1.
§ 31. Применяемые фотосмеси и их характеристика
Всякая фотосмесь характеризуется скоростью горения и своей
актиничностью, т. о. способностью вызвать химические превращения.
83
Скорость горения фотосмесей зависит от следующих причин:
1. Природы окислителя и горючего.
2. Соотношения окислителя л горючего. Наиболее быстро сго-
сгорают смеси при соотношениях, близких к стехиометрическим.
3. Степени измельчения. Чем мельче исходные вещества, тем
скорость горения больше.
4. Веса состава. При сжигании состава выше 30—100 г горение
заканчивается взрывом. Скорость детонации состава для фото-
фотовспышек достигает нескольких тысяч метров в секунду.
5. Способа расположения смеси. Смеси, расположенные в виде
круглой кучки, сгорают быстрее, чем те же смеси в виде вытянутого
вала.
В качестве горючих для фотосмесей применяются магний,
цирконий или его соединения, а в качестве окислителей — нитраты,
перхлораты и хлораты.
При сгорании магния по уравнению
2Mg -f О, = 2MgO
1 г магния, по опытам Эдера, выделяет 360 000 секундо-метро-свечей.
Во многих случаях нецелесообразно брать смеси магния с окисли-
окислителем примерно в эквивалентных количествах, а предпочтительнее
брать избыток магния, который будет догорать за счет кислорода
воздуха. Так, например, смесь магния и нитрата тория в соотноше-
соотношении 2:1, сгорая в течение 0,24 сек., дает освещение примерно на 30%
больше, чем смесь тех же компонентов в соотношении 1:1, сгораю-
сгорающая в течение 0,22 сек.
По стехиометрическому подсчету получается: нитрата тория—
65% и магния — 35%1.
Смесь магния и перхлората калия в соотношении 4 : 1 при го-
горении в течение 0,18 сек. дает освещение примерно в три-четыре
раза больше, чем та же смесь в соотношении 1 : .2, сгорающая в те-
течение 0,04 сек.
Смесь КСЮ3 + Mg также выгоднее брать в соотношении 1:1,
т. е. хлората калия должно быть меньше, чем это соответствует теоре-
теоретическому подсчету, Стехиометрпческие соотношения компонентов
смесей перхлората калия или хлората калия с магнием следующие:
КСЮ3 + 3Mg = 3MgO + КС1,
63% ¦ 37%
КСЮ4 + 4Mg = 4MgO + KLG1.
59% 41%
Роль окислителя сводится к тому, чтобы в начальный период
реакции выделить такое количество теплоты, которое необходимо
для превращения магния в парообразное состояние. Парообразный
1 Температура горения смеси нитрата тория с магнием, по данным Эдера,
равна 3000—3100° К.
34
магний затем сгорает за счет кислорода воздуха. Поэтому часто
оказывается достаточным даже небольшое количество окислителя.
Для фотосмесей применимы окислители, которые с горючим дают
сильно экзотермические реакции.
Прп горении смеси Mg -f* MgO в порошкообразном виде полу-
получается такой эффект, как будто в реакции горения принимает уча-
участие MgO. Однако роль окиси магния сводится лишь к тому, что она
предохраняет магний от спекания, вследствие чего получается бур-
бурное испарение магния и горение его на воздухе. Аналогично окиси
магния действуют карбонаты: СаСО3, MgCO3- В прессованном состоя-
состоянии смесь Mg -f* MgO не горит.
Смеси магния с окислами: CaO, ZnO, A12O3, CdO, ThO2 сгорают
относительно медленно. Более быстрое сгорание происходит с окисли-
окислителями Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO2, РЬО2, что объясняется большим
тепловым эффектом, образующимся при горении этих смесей. Однако
по причине недостаточной скорости горения, указанные окислы
мало приемлемы для фотовспышек.
Малодымные фотовспышки получаются при применении смеси
магния с многими сульфатами, которые магнием восстанавливаются
до сульфидов: R2SO4 + 4Mg = 4MgO + R2S, где R3 — Ca, Ni
и т. д.
Малодымность указанных составов объясняется, повидимому,
тем, что тонкие хлопья окиси магния, сильно отражающие свет,
соединяются с продуктами разложения окислителя в более плот-
плотные агрегаты, менее заметные для глаза. Малодымные фотовспышки
получаются и при применении нитратов редких земель.
Смеси магния с нитратами бария или стронция дают актинич-
актиничность выше, чем с калиевой селитрой.
В фотографии имеет место применение и таких смесей, которые
сгорают в течение нескольких секунд. Таковыми являются смеси
магния с нитратами церия или стронция с добавкой замедлителей,
например, карбонатов. Время горения подобных смесей показано
в табл. 35. „
х-, Т а о л и ц а Зо
В качестве металли- , .
ческого горючего кроме „ Время
r r Составы горения
магния находит при- j 5 г смеси
мененпе алюминий как ——————-——-—-————————_
более дешевое вещество 1 ч. Mg+0,5 ч. Се(Ш3KтО,5 ч.
и цирконий как более „ *1ГТС(\/ * ь \^\ ', \ % " " 4,8 сек.
„г? тУ 1 ч. Mg-i-0/t ч. Sr(NO3),-f 0,b ч.
эффективное вещество. дг?о ... ... . 4,8 »
Кроме того, были по- t ч. Mg-И ч. СаСОд ... . | 25!о »
пытки использовать но-
вые окислители из числа соединений тяжелых металлов типа вис-
висмута, например, такой состав: магниевый порошок — 40°0 и окись
висмута — 60%.
В связи с применением панхроматических пластинок к фото-
фотосмесям добавляются такие вещества, которые окрашивают пламя
настолько интенсивно, что отпадает надобность в специальных
85
светофильтрах. Нижеследующие смеси заменяют светофильтры жел-
желтого, голубого, красного или зеленого цвета.
1. Металл: алюминиевый порошок — 60%, или магниевый по-
порошок — 40%.
2. Окислитель: Sr(NO3J — 35% или Ba(NO3J — 35%.
3. Горючее (сахар) — 10%.
4. Окрашивающие добавки в количестве до 5%, например,
CaF, —5%, NaF-5%, CuF. - 3%, SrSO4 - 5%, LLO - 5% и
. Т1Д - 1%.
В качестве окрашивающих пламя добавок также применяют
тонкие порошки сплавов: Си, Zn. Li, Ba, Sr, Ni, Tl, Cs и др.
Фотосмеси на цирконии дают очень интенсивную вспышку.
Английский патент 390352 рекомендует следующий состав фото-
смеси:
цирконий порошок 28,0%
магний порошок 7,0%
гидрид циркония 7,0%
нитрат бария 30,0%
перекись бария 25,0%
крахмал рисовый 5,0%
Германский патент 615462 за 1935 г. рекомендует применять
в смеси с алюминием или магнием гидриды редких земель и особенно
циркония,, например:
нитрата бария 40,0%
перекиси бария 20,0% •"*
магния 13,3%
гидрида циркония 26,7%
Есть указание на получение фотовспышки при помощи следую-
следующего состава1:
циркония 6,5 ч.
нитрата барин 3,5 ч.
Цирконий как металлическое горючее может быть заменен ред-
редкими металлами: церием, торием или титаном.
В табл. 36 приводится ряд фетосмесей с характеристикой по
времени горения, причем количество окислителя, указанного в таб-
таблице, приходится во всех случаях на 1 часть магния3.
Для получения фотовспышки применяются также следующие
смеси 3:
1. 10 ч. Mg (порошок) + 8 ч. КМпД
2. 10 » Mg » + ¦> » КСЮ3
3. 10 » Mg » + 10 » КСЮ3 + 3 ч. SbnS3
4. 10 » Mg » + 12 » MnO,,
5. Нитрат стронция — 60% ~- Mg — 40% (панхроматическая
смесь). ¦
1 Ztschr. ges. Schiess u. Spreng. август, № 3, 1938.
* Андерсен, «Пиротехния», сборник №3, В-ХНИИ, 1936.
s Проф- Ю. К. Л а у б е р т, Фотографические рецепты и таблицы, 1931,
86
с
]
2
3
4
5
7
8
9
Окислитель
SiO»1
Fe^63
MnO,
Са,(РО4),
CaSO4
GnSO3
KNO8
Ge(NO8)8
NaNOo
0
1
0
1 4.
1 4.
1 4.
1 4.
0,75
1 4.
1 4.
1 4.
1 4.
Та
о
u «
К г*
a a
0 :2 ¦
тле
~ 1
0,37
0,14
1,5
0,1
0,01
0,05
0,17
0,06
блица 36
1 Д ы м
! Редкий
i>
Средний
—
1 Редкий
! Плотный
Редкий
] Плотный
Следует отметить,
что смеси хлората калия
с магнием являются
чувствительными к ме-
механическим воздействи-
воздействиям, а поэтому их при-
приготовление и употребле-
употребление является опасным.
Количество смеси,
необходимой для фото-
фотосъемки, определяется:
1) химической приро-
природой окислителя; 2) рас-
расстоянием источника све-
света до объекта съемки;
3) светосилой фотоаппа-
фотоаппарата; 4) чувствительностью фотоматериалов; 5) расстоянием от аппа-
аппарата д > объекта съемки; 6) протяжением в глубину объекта съемки.
Факторы 1, 4, б могут быть постоянными, что достигается приме-
применением определенной фотосмеси и определенного сорта фотопласти-
фотопластинок, а также съемкой по возможности в равных пространственных
условиях. Теоретически освещенность (фактор 2) убывает пропор-
пропорционально квадрату расстояния от объекта съемки. На практике же,
вследствие отражения, величины освещенности получаются несколько
меньше.
ГЛАВА V
СОСТАВЫ СИГНАЛЬНЫХ ОГНЕЙ
§ 32. Получение цветного пламени
Цветное пламя получается благодаря излучению атомов или
молекул в определенной части спектра или же в результате суммар-
суммарного излучения в различных частях спектра. Так, например, при
внесении в пламя бунзеновской горелки солей натрия получается
окрашивание этого пламени в желтый цвет. Соли лития и стронция
окрашивают пламя в красный цвет, соли бария и таллия — в зе-
зеленый цвет, а соли меди и индия — в синий цвет.
В сигнальных составах применяются, главным образом, соли
металлов групп I и II таблицы Менделеева. Это объясняется тем,
что они дают цветное пламя при относительно небольшой затрате
энергии.
Из солей, окрашивающих пламя, употребляются хлораты, пер-
перхлораты, нитраты, оксалаты, карбонаты и др.
В составах зеленого огня употребляют Ва(СЮ3J • Н2О, Ва(СЮ4J,
Ba(NO3J,BaC2O4, BaO2, ВаСО3, а также соли борной кислоты и хло-
хлорат таллия Т1СЮ3.
В составах красного огня употребляют Sr(iNO3J, SrC2O4, SrCO3,
SrO2, CaCO3, а также соли лития.
В составах желтого огня применяют NaC103, Na.\O3, Na9C2O4,
Na2CO3, A1F3 • 3NaF, NaaSiFe и др.
В составах синего огня применяют соли меди. Так как многие
соли меди гигроскопичны, то в практике нашли распространение,
главным обрапом, горная егшь 2CuCO3-Cu(HOJ, малахит СиСО3-
• Cu(OH)<j, оксалат меди GuC3O4, сернистая медь CuS, хлористая
медь СиС12, роданистая медь CuCNS, швейнфуртск^я зелень
3Cu(AsO2) • Gu(CoH302J и др.
Указанный перечень солей, разумеется, не исключает возмож-
возможности применения и других веществ, которые известны в общей
химии, как, например, хлориды, фториды, сплавы и др.
Наилучшую окраску пламени дают хлораты и перхлораты, так
как продукты их разложения — хлориды — наиболее легко дис-
диссоциируемы и летучи. Худшую окраску дают нитраты, а за ними
карбонаты.
88
С точки зрения участия в реакции горения пиротехнических со-
составов вещества, окрашивающие пламя, могут играть различную
роль, а именно:
1. Они могут быть одновременно окислителями и окрашивающими
пламя веществами, как, например, NaC103, Sr(NO3J, SrOo, Ва(СЮ3J,
Ba(NO3J, BaO2 и др. В этих случаях составы могут содержать два
компонента, как в составе зеленого огня, содержащего хлорат ба-
бария п шеллак. Однако чаще число компонентов в составах бывает
более двух.
2. Они могут одновременно быть горючими и окрашивающими
пламя, как, например, гидриды, карбиды, сплавы. CuS, CuCNS,
швейнфуртская зелень 3Cu(AsO2)-Cu(C2H3O2J и др. К этой группе
можно отнести и соли щавелевой кислоты, так как при разложении
их образуется 1 молекула окиси углерода, способная к горению.
Рецепты подобных составов могут быть получены из двух компонен-
' тов. Обычно число компонентов применяется более двух.
3. Они могут, наконец, только окрашивать пламя, не участвуя
в реакции горения, как, например, криолит 3NaFAlF3, Na2CO3r
SrCO3? BaCO3, ВаС12, малахит CuCO3 • Cu(OHJ и др. Эти вещества
под влиянием сравнительно высокой температуры разлагаются на
более простые соединения и излучают характерный спектр. В со-
составах сигнальных огней, содержащих указанные вещества, должно
быть не менее трех компонентов, а именно: окислитель, горючее и
вещество, придающее пламени окраску.
§ 33. Возбуждение спектров и спектрограммы сигнальных огней
Из фпзики известно, что спектр испускания бывает сплошной7
линейчатый и полосатый.
Сплошной спектр, как правило, дают раскаленные твердые или
жидкие вещества, реже сплошные спектры испускаются парами или
газамп. С повышением температуры энергия возрастает во всех
частях спектра, а макспмальная энергия излучения передвигается
в сторону меньших длин волн.
Линейчатый спектр состоит из отдельных светлых линий, раз-
разбросанных по различным частям спектра. Цвет каждой видимой
линип соответствует цвету этого же места в сплошном спектре. В ли-
линейчатом спектре может быть большое количество линий, расположен-
расположенных в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частях. Линей-
Линейчатые спектры испускаются только одноатомными газамп и парами
(атомарный спектр). В линейчатом спектре линии располагаются
не беспорядочно, а закономерно, в определенные характерные группы,
называемые сериями.
Полосатый спектр состоит из ряда полос различной ширины,
разбросанных в различных частях спектра. Однако при достаточ-
достаточной дисперсии можно заметить, что эти полосы состоят из большого
числа тонких и близких друг к другу линий. Полосатые спектры
испускаются молекулами газов или паров (молекулярный спектр).
89
Кроме спектров испускания различают еще спектры поглощения,
которые также могут быть сплошными, линейчатыми или полоса-
полосатыми.
Бор впервые установил связь между строением атома и возникно-
возникновением спектров. Один из постулатов Бора гласит, что если электрон
перескакивает с одной орбиты на другую, более близкую к ядру,
то этот электрон излучает квант лучистой энергии. Если перескок
электрона происходит между двумя отдаленными от ядра орби-
орбитами, то" излучение находится в инфракрасной части спектра. При
падении электрона с далекой орбиты на орбиту, близкую к ядру,
излучение находится в ультрафиолетовой части спектра.
Уход электрона от ядра сопровождается увеличением внутрен-
внутреннего запаса энергии за счет затраченной энергии извне. Если элек-
электрон под воздействием внешних причин поднят на одну из дальних
орбит, то атом будет находиться в возбужденном состоянии, будучи
при этом электрически нейтральным. Чем выше поднят электрон,
тем, следовательно, атом более возбужден. Задержка электрона
в возбужденном состоянии на орбитах длится примерно 10~8сек..
после чего он обычно переходит на основную орбиту. При этом про-
происходит излучение атома.
Если электрон совершенно выброшен из пределов атома, то по-
последний будет находиться в ионизированном состоянии. В данном
случае в зависимости от числа электронов, которые были выброшены
за пределы атома, бывает ионизация простая (II),' двойная (Ш\
тройная (IV), и т. д. Спектры II, III, IV и т. д. получаются тогда,
когда от атома оторваны 1, 2, 3 и т. д. электронов. Известны спектры
алюминия Al-II A1-III, магния до Mg-lV, циркония до Zr-IV, меди до
Си-Ш, азота до N-V, кислорода до О-VI и др.
Нормальный спектр I получается в вольтовой дуге и называется
дуговым спектром. В этом случае атом электрически ней-
нейтрален, но находится в возбужденном состоянии. Остальные спектры
II, III, IV и т. д. наблюдаются в разрядной искре (атомы ионизиро-
ионизированы) и называются искровыми спектрами.
Для того чтобы атомы или молекулы стали излучать, необходимо
привести их в возбужденное состояние, а для этого требуется затрата
внешней энергии. Чем больше атомов будет возбуждаться в единицу
времени, тем интенсивнее, при прочих равных условиях, будет испу-
испускаемый свет. Главнейшие способы возбуждения атомов или мо-
молекул следующие: а) термическое возбуждение; б) возбуждение
электронными ударами; в) возбуждение действием света (люмине-
(люминесценция) .
Термическое возбуждение состоит в нагревании вещества до до-
¦ статочно высокой температуры. Если вещество при этом находится
в твердом или жидком состоянии, то оно излучает сплошной спектр.
По мере повышения температуры яркость спектра возрастает. Газо-
Газообразные или парообразные вещества дают спектр линейчатый или
полосатый, в зависимости от того, являются ли элементарные ча-
стипы атомами или молекулами. При температурах порядка 1000—
90
2000° лишь наиболее быстродвгокущиеся атомы обладают энергией,
достаточной для возбуждения.
Потенциал, необходимый для перевода атома в первое возбужден-
возбужденное состояние, называется резонансным потенциалом, а появляю-
появляющаяся при этом линия— резонансной линией. При повышении
температуры газа первыми появляются или становятся заметными
резонансные линии, т. е. те, которые возникают в результате пере-
перескока электрона с ближайшего уровня на нормальный. Резонансные
лпнип в видимой части спектра, например, желтые линии 1) натрия.
1 получаются при температуре несколько выше 500°. При дальнейшем
возбуждении атома происходит отрыв одного электрона и при этом
появляются линии главной спектральной серии.
Количество потребной энергии для отрыва электрона условно
выражается в вольтах. 1 вольт-электрон1 означает энергию, которую
электрон приобретает при передвижении в поле с падением напря-
напряжения в 1 в.
В табл. 37 указаны главнейшие спектральные линии и энергия
возбуждения верхнего уровня линии. В скобках указаны потенциалы
в вольтах2.
Таблица показывает, что для получения спектральных линий
в видимой части спектра требуется затратить энергию, в зависимости
от элемента, примерно от 2 в и более.
При сжигании магния в пламени бунзеновскои горелки или на
воздухе появляется интенсивный его триплет: 5167, 5173 и 5184 Л.
Однако в присутствии солей калия, натрия, лития, бария, стронция
или кальция не замечается появления этого магниевого триплета,
а вместо него происходит лишь усиление линии металлов.
Когда в пламени находится два элемента с различными потен-
потенциалами ионизации, то линии элемента с более низким потенциалом
мешают появлению линий элемента с более высоким потенциалом.
Кроме того, наличие в пламени элементов с высоким потенциалом
/ усиливает (возбуждает) линии элемента с низким потенциалом Иони-
Ионичу зацпп.
Вещества, дающие полосатые спектры (например. CaO, SrO,
BaO. CaCl, SrCl, CuGl, A1O и др.), ведут себя как линии с крайне
низким потенциалом возбуждения, т. е. они в условиях пламени
бунзеновскои горелки препятствуют появлению всех линий3.
Возбуждение спектров электронными ударами заключается в бом-
бомбардировке атомов или молекул электронами. Если электрон имеет
достаточную скорость, а следовательно, и кинетическую энергию,
то при столкновении с атомом он может передать ему часть энергии
и перевести его валентный электрон с нормального уровня на более
высокий.
снопию. 1933.
з «Пиротехния», сбора- перев. ст., №4, Uo/.
91
92
Третий способ возбуждения спектров заключается в том, что
световая энергия поглощается атомами или молекулами и исполь-
используется для перевода их из невозбужденного состояния в возбуж-
возбужденное.
При рассмотрении спектрограмм составов сигнальных огней
можно заметить группы полос или линий в соответствующих уча-
стках спектра (фиг. 14).
Фыг- 14. Спектрограммы сигнальных огней-
/—состав красного огня: KC103+SrC204-4-смола;
2—состав зеленого огня: Ва(СЮ3J+смола;
->—состав желтого огня: КС1О3-Ь^а3С2О44-Ва(КО3J—смола;
4—состав синего огня с применением CuCNS.
Составы желтых огней дают линейчатый спектр, так как моле-
молекулы щелочных металлов легко диссоциируют.
Сигнальные огни, содержащие соли стронция, бария или меди.
дают полосатый спектр.
§ 34. Образование составов сигнальных огней
Прп составлении рецептов сигнальных составов нужно руко-
руководствоваться следующими соображениями:
Во-первых, вещества, окрашивающие пламя, должны давать
яркие спектральные линии или полосы в определенной части
93
' Фиолетовый Синий Зеленый Желтый Оранжевый Красный
Наименование элемента ¦ mQ_m()°A 44оо„49ООА 4900-5650 А 5650-5950 А 5950-6200 А 6200-7500 Л
Литий 1л — — — ' i ~ " - 6103 C,8) 0708 A,8)
Натрий Na — — — ( 5896 B,1) — —
' 5890 B,1) ¦
Калии К | 4047 C,0) — — 1 — i —
! 4044 C,0) ,
Рубидий Rb ..!.... i 4216 B,9) — — — I _
I 4202 B,9) I
ЦезнП Cs ; — 4Г)УЗ B,7) — " — j —
I 4555 B,7) :
Медь Си I — — 5153 (E,2) — | — —
5218 F,1)
Магний Mg — 1571 B,7) 5167 E,1) — — —
5173E,1) I
5181 E,1) •
Кальций Cu 4227 B,9) — — | — 0LO3 (ii,'.«)
' 6122 C,9)
! 6162 C,9) 6573 A,9)
i — 6893 A,8)
Стронций Sr — 4607 B,7) - \ — . | 6791 C,7)
" : 6878 C,7)
j 7070 C,7) •
Барий Ba — — 5535 B,2! \ — — 7195 C,3)
7392 C,3)
Цинк Zn — 4680 F,6) — ! — — 6362 G,7)
4722 F,6) I
4810 F,6) ;
Кадмий C.I — 4678 F,3) — , 5086 F,3) — 6133 G,3)
4800 F,3) j
Ртугь Hg 4047 G,7) — 5'»6I G,7) 5791 (8,8) !
4358 G,7) :
Алюминий Al ...... j 3962 C,1) i — — | —
Индий In 4102 C,3) ! 4511 C,0) I « — | — | —
Таллий TI I — — | 5351 C,3) | — I — I —
спектра. С повышением температур число линия (а также и интен-
интенсивность) увеличивается, а число полос уменьшается, что и видно
из таблицы, в которой в числителе указано число линий, а в знаме-
знаменателе — число полос.
Т а 0 л 11 ц а 38
Температура
— 1800°К (пламя Буизена)
> 4000°К (вольтова дуга) .
Солп
' LX1
. ; з о
. , —
NaCl'
1/0
: ~
CuCl
1/22
22/0
СаС12
1/L0
24/5
SrCl2
L/ll
29M
БаСЬ
г/26
40/0
При температуре до 1500° количество линий указанных веществ
не изменяется. Оно изменяется только при более высоких темпера-
температурах.
Элементы литий, натрий, таллий и индий дают яркие линии
в определенной узкой части спектра. Поэтому можно получить со-
составы сигнальных огней всех цветов на принципе атомарного све-
свечения: красный — на литии, желтый — на натрии, зеленый — на
таллии, синий — на индии. Характерные линии (спектр дуговой):
для лития красная 6707, оранжевая 6103, для натрия желтая 5896
и 5890, для таллия зеленая 5350 и, наконец, для индия синяя 6847 А.
При высокой температуре 1200—2000°, которая имеет место при
сгорании сигнальных составов, солп этих металлов легко диссоции-
диссоциируют, и получается линейчатый спектр (свечение атомов). Однако
из этих солей практическое применение находят лишь соли натрия,
так как остальные соли производятся в незначительных количествах
и очень дорого стоят. В сигнальных составах обычно применяются
соли стронция, бария или меди. .*.
Во-вторых, следует учесть, что при горении состава должна вы-
выделяться достаточная тепловая энергия для приведения атомов
или молекул в возбужденное состояние. Это тепло выделяется при
взаимодействии окислителя и горючего. Для увеличения теплового
эффекта иногда практикуют введение в составы небольших количеств
алюминия или магния. Однако прибавление к составам красного
и зеленого огнен порошка алюминия илп магния свыше 10% обычно
приводит к исчезновению цветного пламени. Такое явление можно
объяснить тем, что при известных условиях горения могут образо-
образоваться металлы в свободном состоянии, которые дают много линий
по всему спектру, и свет получается практически белым. Кроме того,
белый свет, который дают алюминий или магний, разбавляет окра-
окрашенное пламя.
В-третьих, в продуктах сгорания обычно стремятся получать
хлориды, которые являются веществами, хорошо окрашивающими
пламя.
04
Опытными данными установлено, что, в зависимости от характера
аниона соли, окраска пламени получается различной. Так, напри-
например, при внесении на платиновой спирали в пламя бунзеиовской
горелки насыщенных растворов солей натрия, лития, калия, руби-
рубидия пли цезия количество спектральных линий не изменяется, а из-
изменяется лишь их интенсивность. По интенсивности спектральных
линий (наблюдение визуальное) соли щелочных металлов распо-
располагаются в следующий ряд:
MeCl > MeNO3 > MeCO3 = MoS04.
Из данного ряда видно, что лучшую окраску пламени дают хлориды,
затем нитраты и т. д. Находящиеся в пламени хлориды ВаС1.2, SrCL,
GuCL диссоциируют на хлор и монохлорид», поэтому свечение цвет-
цветных пламен получается за счет излучения монохлорпдов бария,
стронция и меди (BaCl, SrCl, CuCl).
У солей типа СаС12, SrCU получается больше полос, чем у солей
типа Ca(N03)o, Sr(NO3).>. Хлористый стронций дает более интенсив-
интенсивную окраску пламени, нежели окись стронция. Наиболее интенсив-
интенсивные участки спектра в полосах соответствуют следующим длинам
волн в A:SrCl—красная часть спектра—6740, 6610,6360; SrO—ши-
SrO—широкая промытая красная полоса; SrF — красная часть спектра—
6870—6770, 6410—6390, 6300—6280; оранжевая — 5830—5770; жел-
желто-зеленая —, 5730—56201. Хлористый барий дает группу интен-
интенсивных полос в зеленой части спектра. Окись бария дает полосу
в желто-зеленой части спектра. Хлорная медь дает яркие полосы
в зеленой и синей частях спектра. Нитрат меди в зеленой части
спектра полос не дает, а в синей получаются очень слабые линии.
Полосы бромида меди сдвинуты в красную часть спектра, поэтому
у него цвет пламени менее характерный, чем у хлорида меди. Таким
образом спектр данного вещества является одним из существенных
факторов, определяющих его пригодность для пиротехнических
сигнальных огней.
Следует отметить, что вследствие своей гигроскопичности не все
хлораты (Sr(G103J, Cu(G103J) могут быть применимы в сигнальных
смесях.
Смеси Ba(NO3).2 + шеллак или Sr(NO3J -f шеллак дают при
горении соответственно зеленый, и красный огни. Однако смеси ни-
нитратов и смол обладают менее насыщенной окраской и горят менее
энергично, чем смеси хлоратов с горючими. Поэтому часто в сигналь-
сигнальных огнях применяют смесь КСЮ3 i~ горючее (сера, смолы), ко-
которая при поджигании энергично сгорает, образуя белое пламя.
В зависимости от применяемых окрашивающих солей белое пламя
1 GmcHn, Handbuch dev anorganischen Chemie.
95
окрашивается в различные цвета. Так, например, при введении в эту
смесь солей натрия получим состав желтого огня, солей лития,
стронция или кальция — состав красного огня, солей бария или
таллия — состав зеленого огня, солей меди — состав синего огня.
§ 35. Составы красного огня
Для получения составов красного огня употребляют соли строн-
стронция, кальция или лития. Реакции горения некоторых составов
красного огня можно представить следующим образом.
Пример 1.
¦ 5КСЮ3 -f 3Sp(NO8), + С13Н1ООЛ = 5К.С1 -f 3SrO + i:jCOa +
43% 14% - 13%-
-f 6HaO-f3N2.
В отдельности двойная смесь нитрата стронция с серой или смо-
смолой дает недостаточно интенсивное горение, а иногда с течением
времени вследствие гигроскопичности нитрата стронция получаются
отказы в воспламенении. Применение бертолетовой соли в составах
обеспечивает воспламенение и увеличивает интенсивность горения
и густоту окраски.
Пример 2.
10КС1О8 -г-С13Н1202 + 3SrCO3 - 10KC1 + 16СО2 + 6Н3О + 3SrO.
65% 11% 24%
С увеличением карбоната стронция до известного предела гу-
густота окраски увеличивается.
Составы на углекислом стронции по насыщенности цвета не-
несколько уступают составам на щавелевокислом стронции. Однако
первые дают силу света в два-три раза больше, чем вторые. Составы,
содержащие мел, дают розовый оттенок, насыщенность их цвета хуже,
чем у составов, содержащих соли стронция. Добавка в составы крас-
красного огня каломели улучшает их окраску.
С целью улучшения насыщенности цвета в составы красного
огня добавляют хлорорганические соединения, например, гекса-
хлорэтан С2С16, который способствует образованию в продуктах
сгорания легко летучих и хорошо окрашивающих пламя хлоридов.
Хлорорганические соединения должны содержать максимальное
количество хлора (не менее 50%) и не должны быть летучими.
В качестве примера можно привести следующий состав, содер-
содержащий гексахлорэтан:
перхлората калия 58 в. м.
щавелевокислого стронции 20 » ,>
серы 14 » »
гексахлорэтана 6 >> »
96
• ж
Присутствие в составе красного огня карбоната нейтрализует
свободные кислоты, могущие образоваться в результате окисления
серы, и тем самым устраняется возможность самовоспламенения со-
составов. Поэтому рекомендуется1 в составы, содержащие серу, при-
прибавлять до 1% карбоната в целях стабилизации.
Добавки алюминия или магния в составы красных огней приводят
к значительному повышению яркости огня, однако, прп этом насы-
насыщенность цвета падает.
Ниже приводятся две таблицы составов красного огня.
Табл.39 — группа составов, в которых окрашивающая соль яв-
является одновременно и окислителем2.
Таблица 31»
Наименование компонентов
Хлорат калия . .
Нитрат стронция .
Шеллак
Сера .......
Смола ......
Алюминий (пудра)
Древесный уголь .
Каломель . . . .
Асфальт
Рецепты
25,0
66,6
8,4
66,6 ,
шеллачный
лак для
цемента
16,7
3 6,7
14.3
61.9
14.3
2,4
7,1
34
36
10
30
59
11
10
67
14
Вторая и третья группы составов, содержащих окрашивающие
пламя вещества, из которых некоторые принимают участие в реак-
реакции горения (например SrC2O4), а некоторые не принимают участия
в реакции горения (например SrCO3):1.
Т а О л и ц а 40
Наименование компонентов
Хлорат калия . . .
Карбонат стронция
Оксалат стронция .
Мел пли мрамор . .
Шеллак
Молочный сахар . .
Смола ....
Сажа .
Каломель . . . ,
66,6
22.2
11,2
Рецепты
3
46,2
46.2
71,9
18,0
9,0
3,1
61.0
•23.0
60,5
22,8
7,6
7,6
3.8
1 А. Н. Демидов, Образование пиротехнических составов, 1934.
2 F a b е г, Military pyrotechnics, т. II; W e i n g a f t. Dictionary and
manual of pyrotechny, 1937.
3 F a b e r, Military pyrotechnics, т. II, 1919: «Пиротехння*. сборп. перев.
ст., 1933.
Ппротехння—1044—7 п~
§ 36. Составы желтсго огня
Для получения составов желтого огня употребляются соли натрия.
Пламя этих составов отличается большой насыщенностью цвета,
так как значительная доля излучения натрия получается в желтой
части спектра. В отличие от других составов красных, зеленых или
синих огней наличие галоидных соединений в пламени желтого огня
не обязательно, потому что свечение последнего является атомарным.
В связи с этим в составы желтого огня можно вводить значите.!ьный
процент металла (до 20%) для усиления свечения атомов.
Предположительные реакции горения составов желтого огня
можно представить так, как указано в следующих примерах.
Пример!.
/iKG103 + 3S 4- ЗГ\ а.Хо04 = 4К.С1 4- 3Na,SO4 + 6CO.,.
50% 10% 40%"
Пример 2.
HKClOg 4- С13Н1О0,4 3Na3CO4 = i IKG14- 3NaoG(K 4- 16ПО., 4- 611,0.
,69% 10% ** 21%
Частичная замена хлората калия в составе желтого огня нитратом
бария понижает его чувствительность к механическим воздействиям,
но при этом окраска пламени ухудшается. Кроме того, в присут-
присутствии влаги может происходить взаимодействие нитрата бария с со-
солями натрия с образованием нитрата натрия, являющегося более
гигроскопичным, чем хлорат натрия. Последний может образоваться
в результате взаимодействия хлората калия с солями натрия.
В табл. 41 приводятся некоторые известные рецепты составов
желтых огней1.
Таблица 41
Соотношение, °
Наименование компонентов
Хлорат калия . i oo.a
Нитрат бария , —
Нитрат натрия ' —
Оксалат -натрия j —
Карбонат натрия 27,8
Алюминий I —
Сера —_
Смола ' 16,7
Шеллак : —
А. А. Ш . д . . в
S «ЖГТЛ nt а'г Г&сНоп?уап<1 manual of pyrotechny, 1937.
98
§ 37. Составы зеленого огня
Получение составов зеленого огня основано на применении со-
солей бария, таллия или меди, дающих зеленую окраску. Хорошую
насыщенность зеленого цвета дает двойная смесь хлората или пер-
перхлората бария с горючими веществами (сера, смолы). Рецептура
таких составов может быть установлена из следующих уравнений
реакций полного сгорания:
13Ва(С1О3K 4- 2С1вН-24О3 =_13ВаС1а = 32СО2 -f 2ШаО
(шеллак)
87% 13%
ЗВа(СЮ3K 4- Glsflla02 = 5BaGJ2 -f 1.3CO, + 61L' >.
(идптол)
88°' I90/
Образующийся в продуктах сгорания хлорнд бария легко дис-
диссоциирует до монохлорида Bad. При этом получается излучение,
главным образом, в зеленой части спектра.
Упомянутые составы зеленого огня обладают высокой чувстви-
чувствительностью к механическим и тепловым воздействиям, поэтому их
изготовление и применение небезопасно. С целью устранения этого
недостатка хлорат бария флегматизируют парафином, вазелином
и др., или же частично заменяют нитратом бария.
Зеленый огонь получается также при сгорании двойной смеси
нитрата бария со смолой. Однако эта смесь дает меньшую насыщен-
насыщенность цвета, чем смеси, содержащие хлорат бария. Следует отметить,
что двойная смесь нитрата бария с шеллаком в порошкообразном
состоянии сгорает почти без образования дыма, давая бледнозеленый
огонь. Нитрат бария с идитолом сгорает более энергично, но при
этом получается заметное количество дыма. Небольшая добавка маг-
магния пли алюминия делает огонь более ярким. Введение в составы
зеленого огня хлорида бария в качестве окрашивающего пламя ве-
вещества не дает положительных результатов. Например, состав из
компонентов Ba(NO3J, BaGL, Mg и шеллака горит медленно и дает
худшую окраску пламени, чем у составов с хлоратом бария. Это,
повидпмому, объясняется отсутствием достаточно благоприятных
условий для летучести BaCL.
Имеются указания1 па возможность получения хорошего зеле-
зеленого огня без хлоратов и перхлоратов за счет применения кроме
солей бария соединений меди и политалондпых органических сое-
соединений, например, С2С16. При горении таких составов гексахлор-
отан разлагается до свободного хлора, и тем самым создаются условия
для образования хлоридов бария и меди, которые и дают хорошую
окраску пламени. В этих составах одним из компонентов должны
быть металлы магний или алюминий, которые способны восстанавли-
1 А- Н. Демидов, Образование пиротехнических составов, ВХНР1И
1934.
вать окислы бария и меди до свободных металлов. Последние при
взаимодействии с хлором образуют хлористые соединения.
Для получения составов зеленых огней применяется также смесь
хлората калия и смолы, которая при введении в нее солей бария
дает пламя зеленого цвета.
В следующей таблице приведены рецепты составов зеленого огня1
Т а о л и ц а 42
Наименование
компонентов
Соотношение,
Хлорат калия . . .
Хлорат бария . . .
Нитрат бария . . .
Карбонат барин . .
Магний
Сера
Шеллак
Молочный сахар. •
Древесный уголь .
Каломель .....
Хлористый аммоний
10
оо,о —
33,3 81,1
85
11,2
10,8 ! —
—
—
2,7
5,4
2
23
—
—
24
64
12
27
27
53
13 I 20
Следует отметить, что состав 4 является нестойким. После 2—3-
летнего хранения в нормальных условиях этот состав настолько
изменяется, что получается грязнсгзеленое, далеко нехарактерное
пламя. Причина нестойкости состава обусловливается наличием
в нем магния, который в присутствия влажности и хлоридов, являю-
являющихся обычными примесями хлоратов, легко корродирует, образуя
окись магния.
О приведенных в таблице составах можно сказать, что с точки
зрения насыщенности цвета лучшими из них являются смеси хло-
хлората бария с горючими. Замена хлората бария нитратом бария
приводит к ухудшению окраскп пламени. Наличие каломели в со-
составах зеленого огня улучшает окраску пламени.
§ 38. Составы синего огня
'В составах синего огня применяются обычно соединения меди,
которые не участвуют в реакции горения или такие, которые яв-
являются горючими веществами и вместе с этим окрашивающими
пламя в синий цвет.
Соли меди окрашивают пламя водорода при горении на воздухе
в зеленый цвет, а пламя гремучего газа — в синий цвет, т.е. окраши-
окрашивающий металл при сравнительно низких температурах дает зеле-
1 «Пиротехния», сборник перев. ст.. 1933. «Пиротехния», сборник перев.
ст., №2, ВХНИИ, 1935.
100
нын цвет, а при высоких температурах — синий цвет. Однако и
при низких температурах возможно получение синего цвета в том
случае, если в продуктах сгорания образуется хлористая медь.
Реакции горения некоторых составов синего огня можно пред-
ставпть так.
Пример 1.
1КСЮ3 + С
:JCuC,O4 = 11 KCI + :iCu() -f 1ЭС<
6Н.,О.
% % %
Этот состав при горении дает достаточно насыщенный синий
огонь.
Пример 2.
ЖСЮ3 + 3
ISO/ 19
¦±oj0 J--
2CuCO3 • Cu(()lfJ = ;)КС1 + 3Cu SO, ~ 2СО, -f
Пример 3
26KC1O;}
61% '
^^ + + ЛС,С16 =26KGI -f 9CuGl., +
4% - " 21% J4%
+ 28CO3 + 6H2O 4- 4,5N3 -f 9SOa.
В продуктах сгорания последнего состава можно предположить
я образование окиси меди. Состав дает хороший синпй огонь, и
скорость его горения можно регулировать путем уменьшения или
увеличения содержания смолы. Однако данный состав недостаточно
стоек, так как с течением времени роданистая медь из закпснойформы
переходит в окисную.
В табл. 43 приводятся некоторые известные рецепты составов
синего огня1.
Таблица 43
Наименование компонентов
Перхлорат калия
Хлорат калия
Нитрат бария
Горная синь .......
Малахит
Швейнфуртская зелень . .
Двойная соль NH4Cl.CuCl2
Сера
Хлористый аммоний . . .
Стеарин
Асфальт
Соотношение, %
61
19
20
58
20
38
25
25
Следует отметить, что составы синего огня при сгорании обычно
не дают пламени.характерного синего цвета. Пламя имеет голубой
1 «Пиротехния», сборн- перев. ст., 1933; П. С- Ц ы т о в и ч, Опыт ра-
рациональной пиротехнии, 189'*: We ing art.
101
оттенок, почему иногда и нет строгого разграничения между соста-
составами синего и голубого огня. Наличие в составах серы улучшает
окраску пламени, однако, смеси ее с хлоратом калия являются
нестойкими и могут давать самовоспламенение. Если в составах
серу заменить смолой, то наблюдается обратное явление, а именно:
насыщенность цвета пламени ухудшается, а стойкость повышается.
§ 39. Понятие о синтетических огнях
У///////////'"
фиг. 15. Смешение желтого и синего спек-
спектральных цветов.
спектра и различные цве-
цветовые оттенки. Так, на-
например, при смешении в
определенной пропорции
красок желтого и синего
цвета получается зеленый
цвет, который является
дополнительным к крас-
красному цвету. Дополни-
Дополнительными цветами назы-
называются такие, которые
при смешении с другими
цветами дают белый хузет.
При смешении желтого и
красного цветов можно
получить оранжевый цвет,
дополнительный к синему.
При смешении .цветов красного и синего получается фиолетовый
ивет дополнительный к желтому цвету и т.д.
Исходя из этого, казалось бы, можно получить путем смешения
основных цветов и сигнальные огни зеленого, оранжевого, и фиол -
тового цветов, как это получается при смешении красок. Однако
Мление смешения спектральных цветов не приходится отожде твлять
со смешением красок. Так, например, при ^^^^ешотош
ней красок получается зеленый цвет, а при смешении жел™™ *
синегоРспектрал1ных цветов в определенном соотношении поучается
бетый цвет На фиг. 15 показано, что отраженные от зеркалец з,
и" монохроматические синие и желтые лучи, полученные^от источ-
источников света 5 при помощи призм в известной пропорции на экране,
ТлГбо^ГиаГднГп расположи,.весь = по окруж-
иости (фиг. 16), на которой находятся наиболее насыщенные цвета.
По мере приближения i центру круга насыщенность цвета падает.
Центр этого круга имеет белый цвет.
Пользуясь этим кругом цветов, можно определить, какие цвета
могут бьГполученыУ смешением'двух любых, недополнительных
102
между собой, цветов. Причем сложение двух недополнительных
цветов происходит всегда только по одну сторону диаметра. Так,
например, при смешении синего и оранжевого цветов будут полу-
получаться цвета красноватого и фиолетового оттенков и нпкогда не бу-
будут получаться цвета другой части цветового круга. При смешении
красного и синего цветов будут получаться цвета фиолетового от-
оттенка.
Фиолетовый цвет, полученный смешением красного и синего
цветов, является более насыщенным цветом, чем фполетово-красные
цвета. получаемые смешением
оранжевого п синего цветов, так
как хорда, соединяющая красный
цвет с синим, находится дальше
от центра, т. е. от белого цвета.
Из круга видно, что можно по-
получить зеленый цвет путем смеше-
смешения голубой л желто-зеленой части
спектра. Однако следует отметить
что голубой и желто-зеленый цвета
Сии.
' Гсл.
Фиал.
Краен.
Ж-з
ОранЖ.
Желт.
Рис. 16- Цветовой круг-
<замп по себе являются уже синте-
синтетическими цветами.
Цветовой круг далее показы-
показывает, что можно получить составы,
дающие фиолетовый огонь путем
смешения составов синего и кра-
красного огней, а также оранжевый огонь путем смешенпя составов жел-
желтого п красного огней. Так как красный цвет ближе стоит к желтому,
чем к синему,-то хорда красный — желтый будет отстоять от центра
(белый цвет) дальше, чем хорда красный — синий, а следовательно,
оранжевый цвет будет менее разбавлен белым цветом, т. е. он будет
более насыщен, чем фиолетовый.
В табл. 44 и 45 указаны рецепты составов синтетических огней.
Т а б л и ц а 44
Составы оранжевого огня
1
•V-
по Наименование компонентов
пор.
i
1 ( Хлорат калия
2 1 Оксалат стронция
3 ' Карбонат стронция ...........
4 I » кальция
5 | Оксалат натрия
G • Идитол
Соотношение, %
I
52
12,5
~
17
18,5
II
59
12
20
V)
III
54
8
25
13
103
Т а б л н ц а 45
Составы фиолетового огня
Соотношение,
Наименование компонент! >в
Хлорат калия . . .
Оксалат стронция .
Карбонат стронция
Малахитовая зелень
Окись меди ....
Гексахлорэтан . .
Идитол
§ 40. Видимость сигнальных огней
Видимость сигналов определяется расстоянием, на котором они
воспринимаются глазам с достаточной отчетливостью. Различают
оптическую и географическую дальность видимости сигналов. Опти-
Оптической дальностью видимости сигнала называется та предельная
дальность, на которой сигнал становится невидимым вследствие по-
поглощения световых лучей средой (воздухом). Географической даль-
дальностью видимости называется та дальность, на которую сигнал ста-
становится невидимым вследствие выпуклости земли.
Оптическая видимость сигнала зависит от силы света источника,
длины волны, степени-поглощения промежуточной средой, расстоя-
расстояния, а также фона, на котором рассматривается сигнал, и, наконец,
от свойства самого глаза. Последний фактор — свойство глаза—
чрезвычайно субъективен и непостоянен, поэтому он трудно под-
поддается изучению. Остальные же факторы так или иначе могут быть
изучены и учтены.
Для обеспечения дальности видимости сигнала необходимо обес-
обеспечить надлежащую максимальную силу света, что может быть осу-
осуществлено подбором соответствующего состава.
Поглощение и рассеивание света атмосферой неодинаково для
лучей различного цвета. Более всего поглощается сине-фиолетовая
часть спектра и меньше всего — область красного излучения. По-
Поэтому с увеличением расстояния цветность красного огня меняется
сравнительно мало.
Избирательное поглощение зависит, главным образом, от раз-
размера взвешенных в воздухе частиц. Чем меньше эти частицы, тем
сильнее разница в поглощении красных и сипих лучей.
В зависимости от состояния атмосферы (ясная погода, туман и
пр.) изменяется поглощение света, и следовательно, изменяется
цветность сигнального огня. В дневное время, кроме того, влияет
104
рассеяние дневного света, который примешивается к сигналу. Днем,
при тумане, красный сигнал на расстоянии около 1 км пришшает
оранжевый оттенок, а желтый, зеленый я синий сигналы практиче-
практически не изменяются по цветности.
На видимость сигнала оказывает большое влияние яркость фона.
В ночное время глаз чувствителен даже к слабым источникам света,
тогда как днем рассеянный свет, попадая в глаз, производит более
сильное действие, чем свет огня, вследствие чего сигнал с большого
расстояния становится
невидимым. Таким об-
образом, чем меньше яр-
яркость фона, на котором
рассматривается сиг-
сигнал, тем видимость пос-
последнего лучше, что и
Таблиц .ч
Условия фона
Потреоная сила
света сигнала '¦;
При абсолютной темноте
>> звездном освещении
» лунном »
На рассвете
Днем
0.11
0,85
5,0
85,0
8500,0
видно па табл. 461, в
которой приведены зна-
значения сил света сиг-
сигнала для дистанции
10 км.
Для ночных условий, в зависимости от цвета сигнала, необхо-
необходимо иметь следующие значения минимальной освещенности - для
глаза:
е = (от 0,3 до 5) • 1С-6 лк.
Величину е называют практическим порогом чувствительности
глаза. Он характеризуется минимальной освещенностью на зрачок,
при которой в данных условиях наблюдения световой сигнал будет
заметен.
В дневное время эта величина будет все время меняться с изме-
изменением освещенности дневного света и характера фона, на котором
расположен сигнал (лес, небо и пр.). Наихудшими с точки зрения
видимости сигнала будут очевидно условия наблюдения в полдень
солнечного летнего дня, когда сигнал расположен на фоне неба.
В этом случае величины минимальной освещенности принимаются
следующие:
белый сигнал , с = 1500 . 1о—* лк,
красный сигнал е =.- 500 . 1U—* лк,
желтый сигнал е --- 1000 . 1<>—6 лк,
зеленый сигнал в = 900 . 1««—* ль*.
синий сигнал е = 650 . W—й ли.
Минимальная необходимая сила света сигнала для ночных или
дневных условий может быть определена по формуле
1 Проф. У с т ю г о в и доц. Райский, Светотехника на воздушном.-
транспорте, 1935.
2 Инж. К. П. Белов, Световые сигналы и их обслуживание. 1937.
105,
/ — сила света в ев',
е — практический порог чувствительности глаза в лк\
г — расстояние от сигнала до наблюдателя в км;-
- — коэфициент пропускания атмосферы на 1 км1, который
имеет следующие значения:
При очень ясной атмосфере с — 0,%
При ясной атмосфере г. -= 0,9
При атмосфера средней прозрачности .... - = 0,8
При слегка туманной погоде t = 0,04
Пренебрегая поглощением света атмосферой, можно на основании
указанной формулы определить приближенно дальность видимости
г —у -;—jq({ km. Кроме оптической дальности видимости необходимо
также учитывать и географическую дальность видимости, т. е. ту
предельную дальность, на которую сигнал становится невидимым
вследствие выпуклости земной поверхности. Географическая даль-
дальность зависит от пути самого луча. Необходимо всегда иметь в виду,
что расчетная оптическая дальность видимости должна быть мень-
меньше географической дальности.
Географическая дальность видимости определяется по формуле:
(/Г/Г)
где 11 — высота наблюдения сигнала;
}i. — высота полета сигнала. '
Пример. Высота подъема сигнала равна 100 ж. Определить «гео-
«географическую дальность видимости при наблюдении сигнала с по-
поверхности земли.
h = 100 .и; Я практически равно нулю; тогда дальность види-
видимости равна
х = 3570 (/7Г+ /й~) = 3370 (/0~+ /loo") = 35 700. м. ¦
Вычисленная географическая дальность видимости является
теоретической. В полевых же условиях географическую видимость
необходимо принять несколько ниже, потому что приходится учи-
учитывать рельеф местности.
Световые сигналы п их обслуживание, 1937.
ГЛАВ Л VI
ТРАССИРУЮЩИЕ СОСТАВЫ
§ 41. Классификация трассирующих составов и требования,
предъявляемые к ним
Трассирующие составы по свойствам мало отличаются от обыч-
обычных осветительных или сигнальных составов. При разработке трас-
трассирующих составов белой трассы следует руководствоваться теми
общими положениями, которые были изложены в гл. IV «Освети-
«Осветительные составы».
По характеру горения и видимости трассирующие составы бы-
бывают: а) огневые, б) дымовые, в) универсальные.
Огневые составы при горении дают белое пли цветное пламя
(красное, зеленое и т. д.).Трассирующий состав1 белого огня содержит
следующие компоненты:
нитрата барин Г>5%
магния Я 5%
шеллака 10%
Дымовые составы при горении дают большое количество легко
распознаваемого черного, белого или другого цвета дыма. Немецкие
'дымовые пули содержали белый фосфор2, дающий при соединении
с кислородом воздуха белый дым, благодаря которому траектория
полета пули делается видимой в дневное время. Для снаряжения
дымовых пуль также применяли смеси фосфора с четыреххлористым
углеродом, соединения цинка с бертолетовой солью и др.
Универсальными называются трассирующие составы, которые
в результате реакции горения дают одновременно пламя и достаточ-
достаточное количество дыма, легко наблюдаемого и распознаваемого по
цвету. Примером такого состава может служить состав, содержащий:
гексохлорэтана 60,5%
магния (порошок) 18,6%
нафталина -0,9%
Данный состав при сгорании дает огонь и густой дым.
1 Г. К а с т, Взрывчатые вещества и средства воспламенения, 1932.
2 Р у м п ф, Зажигательные бомбы, ВХГШИ.
10?
Трассирующие составы должны удовлетворять следующим тре-
требованиям:
1. Легко воспламеняться от начального теплового импульса (по-
(пороховые газы заряда или пламя капсюля воспламенителя) и не за-
затухать при полете трассирующих средств.
2. Давать при горении достаточно видимую трассу на намечоп-
ную дистанцию. Например, огневая трасса должна быть таковой,
чтобы ее можно было легко наблюдать не только в ночное, но п в днев-
дневное время1.
3. Не выгорать в канале ствола при стрельбе трассирующими
средствами. Выгорание состава нежелательно, потому что, во-
первых, ото приводит к преждевременному износу канала ствола,
во-вторых, продукты горенпя состава в некоторых случаях могут
привести к увеличению давления, а это может влиять на балистику
трассирующих средств.
4. В продуктах сгорания состава должно оставаться максималь-
максимальное количество шлаков (с целью сохранения балистики), но при этом
не должно быть понижения видимости трассы.
5. В целях маскировки стрельбы составы должны давать пол-
полное разгорание не сразу, а через некоторое время. Последнее дости-
достигается за счет применения малосветящихся воспламенительных и
переходных составов, а также за счет конструкции самого объекта
(выходное отверстие, фольга и пр.).
Кроме указанных требований к трассирующим составам отно-
относятся и те общие требования, которые предъявляются к пиротехни-
пиротехническим составам вообще. •
§ 42. Влияние шлакообразования на характер горения
При горении трассирующих составов образуются как твердые,
так и газообразные продукты. Очевидно, что чем больше шлаков бу-
будет оставаться после сгорания, тем меньше будет потеря в весе трас*
сирующих средств при полете. Однако чрезмерное количество шлаков
приводит обычно к неравномерному горению, а иногда и к затуха-
затуханию трассирующих составов. Поэтому для нормального горения
должно быть обеспечено определенное соотношение твердой и газо-
газовой фаз.
После горения составов обычно остается значительно меньшее
количество шлаков, чем это можно было ожидать на основании тео-
теоретических подсчетов. Это объясняется тем, что часть шлаков уле-
улетучивается в виде дыма, а часть выбрасывается выходящими газами.
Например, при сжигании в стаканчике трассирующего состава, со-
содержащего 65% нитрата бария, 25% магния и 10% шеллака, остается
30—40°/0 шлаков, тогда как количество шлаков по подсчету должно
быть около 80%. Горение этого состава протекает равномерно и до-
достаточно энергично, с образованием значительного пламени.
1 Видимость трассы зависит от контраста яркости трассы и фона неба
108
Составы, содержащие перекись бария, алюминий п смолы, после
сгорания в стаканчике оставляют большее количество шлаков
G0-85%)/
Опытные данные показывают, что трассирующие составы, со-
содержащие нитрат бария или стронция -f~ магнии и шеллак, после
сгорания в стаканчике оставляют ;35—45% шлаков от теоретиче-
теоретически возможных 60—85%. Эти же составы при горении в 3-линейных
трассирующих пулях дагот по яркости достаточно удовлетворитель-
удовлетворительные результаты. Составы термитного типа, наоборот, оставляют
после сгорания количество шлаков до 80%, но они дают худшую
яркость. Кроме того, при применении термитных составов полу-
получается зашлаковывание выходных отверстий.
Для получения большего количества шлаков рекомендуется
применять «металлический порох», т. е. обыкновенный порох,
в котором уголь заменен тяжелыми металлами (свинец, висмут,
кадмий, железо, вольфрам, торий1).
С этой же целью рекомендуется применять смесь двуокиси свинца
и магния, а также, что считается еще лучше, использовать карбиды
и сплпциды.
§ 43. Влияние запрессовки и выходного отверстия оболочки на
время горения трассирующих составов
Если состав запрессован в оболочку под меньшим давлением,
чем давление пороховых газов, то это обычно приводит к выгоранию
состава в канале ствола, или, в лучшем случае, к получению слишком
коротких трасс (непродолжительное время горения). Короткие трассы
могут поучаться также в результате перепрессовки состава.
С повышением давления запрессовки состава продолжительность
горения, вообще говоря, увеличивается, но это увеличение для не-
некоторых составов получается незначительным.что и видно из табл. 47
Таблица 47
Наименование
изделий
Давление запресошш
состава, кг!сль2
основной
состав
3-линейные трасси-
трассирующие пули крас-
- ной трассы ....
То же
Оболочка диаметром
1 ел* (трасса белая)
То же
.-2000
- 5000
3000
6000
воспламенн-
телъный
состав
Время
горения
Условия
горении
Плот-
Плотность
2000
2000
3.1 сен. При стрельбе
3.3 » » >
9.- » В стационару 2,50
ном по ложе-1
I mm i
9Л »> ! То же
Широтехния», сборы, перев. ст., № 2, ВХНТШ, 1933.
109
С увеличением давления запрессовки плотность состава увели-
увеличивается, а следовательно, в единице объема можно поместить боль-
большее количество составов.
В трассирующих средствах выходное отверстие для пламени
обычно делается меньше, чем площадь поперечного сечения самого
состава.
С уменьшением отношения -"-, где [tl0 — диаметр выходного от-
отверстия, a d — диаметр поперечного сечения состава, скорость горе-
горения состава увеличивается, что и видно из табл. 18.
Таблица 48
Наименование состава
п
мм
Скороеп
горения
мм/сек !
Примечание
Состав белой трассы
15
4
12
3
15
15
12
12
1,0
0,27
1,00
0,25
1,25
l/iO
1,27
1,47
Сжигание в стационар-
стационарном положении
При стрельбе трассирующими пулями с составом красной трассы
замечено,' что при отношении -^- = 0,37 время трассирования длится
3 сек., а при отношении —}¦ = 0,55—3,5 сек. «
§ 44. Рецепты трассирующих составов s
В первых образцах английских трассирующих пуль применяли
• состав из 90% перекиси бария и 10% магния. Так как этот состав
быстро сгорал, то в последующих образцах стали добавлять за-
замедляющие вещества — смолы. В качестве окислителя кроме пере-
перекиси бария стали применять также нитрат бария.
Состав германских бронебойно-трассирующих пуль содержал
примерно следующие компоненты:
нитрата бария 42%
перекиси бария. 30%
магния 22%
смолы 6%
Состав германских трассирующих пуль содержал:
нитрата бария 33,4%
перекиси бария 47,6%
магния 16,6%
склеивающих веществ • 2,4%
Для 3-линейных трассирующих пуль А. Г. Циаловым был пред-
предложен следующий состав:
нитрата бария 65%
перекиси бария 10%
магния парафинированного .... 25%
В качестве промежуточного состава им же предлагался состав,
содержащий 30% нитрата бария, 45% перекиси бария и 25% магния,
а в качестве воспламенительного — состав из 90% перекиси бария
и 10% магния.
Присутствие парафина в трассирующем составе способствует
более плотному связынанию компонентов смеси.
Трассирующие пули, применявшиеся американцами, снаряжались,
составом из перекиси бария к магния (белый огонь), составом, содер-
| жавшим нитрат бария (зеленый огонь), а также составом, содержав-
1ч шпм нитрат пли перекись стронция (красный огонь).
По некоторым известным из литературы данным в малокалибер-
малокалиберных снарядах применяли за границей состав красной трассы из.
компонентов: нитрата стронция, значительного процента магния
C5—40%), связующих веществ типа масел и органических соедине-
соединений ctj онцпя. Подобные составы дают необходимый эффект как
в ночное, так и в дневное время.
В 20-лш трассирующих снарядах фирмы _ Рейнметалл применя-
применялась смесь, содержавшая:
нитрата бария -^69%
¦ магния '-'31%
: Эта смесь зажигалась воспламенительным составом из 79% пере--
;: киси бария, 19,5% магния, и 1,5% склеивающих веществ. Дапный
. состав сгорает быстро, однако, световой эффект при этом получается
; хороший.
, . В 31-мм бронебойно-трассирующих снарядах фирмы Рейнметалл
трассирующий состав в донном взрывателе применялся тот же. что
и в 20-мм снарядах. Но кроме воспламенителыюго состава в 37-мм
• снарядах применялся еще и промежуточный состав, содержавший:
• нитрата бария ... 12%
f перекиси бария 07%
магния 20%
':/ склеивающих веществ 1%
Известен также следующий состав, которым снаряжались 31-мм
осколочно-трассирующие снаряды:
•' нитрат бария около 50%
магний » :->5%
; склеивающее вещество » 15%
Данный состав воспламенялся с помощью капсюля п пороховой
петарды, помещенных в донной части.
Каст указывает, что в качестве трассирующего состава в артил-
артиллерийских снарядах французы применяли смесь 80% сурика и 20%
магния.
Некоторые патенты1 предлагают применять в трассирующих
составах в качестве окислителей нитрат циркония илп ндтрат строи-
1 «Пцротехпия», еборн. перев. ст., № 2, ВХНИИ, 1935.
Ш.
цпя и окись циркония, в качестве цементирующих веществ — рези-
резинат кальция, в качестве горючего — магний.
Английский патент 391195 предлагает для трассирующих снаря-
снарядов состав из тонкоизмельченных металлов магния, алюминия или
циркония и какого-либо окислителя, например, ВаО2, Bi2O3.
Американский патент 2115047 рекомендует в качестве воспла-
менителыюго состава для трассирующего снаряда следующий со-
состав:
резината кальцин
перекиси стронции
магнил
0—21)%
;о—у 0%
о—10%
Вместо соединений кальция и стронция могут применяться сое-
соединения других щелочных земель. Указанный состав не светит и,
таким образом, не демаскирует позиции стреляющего.
В заключение приведем сравнительные светотехнические данные
некоторых трассирующих составов.
Таблица 49
\ Составы
Данные \
Сила света в ев
Скорость горения в мм]сек .
Удельная световая энергия
с? •сен
г
О Ю 5
ос: о
- Л 'A: J
Um 5 С со >t
si | ¦ &п
оз Ьс? ев Еюс
а
5
С
б
1 2
37O.J 2800
4,7 3,0
5300 6400
О
Т л
Зчэ I
О со ев
SI §
3
3800
4,0
E500
О
1
1^
«С. -
Ос
с
—и
1
4
2000
3,1
4400
f S
»^н 1 К
5
2000
зд
4400
П р и м е ч а и и е. Укапанные в таблице составы были испытаны в обо-
оболочке с диаметром около 10 мм. Составы 1—4 при горении дают белую трассу
с зеленоватым оттенком, состав 5 — яркую красную трассу.
Данные табл. 45 показывают, что световая энергия указанных
трассирующих составов получается в пределах 4400—6500 -~ .
Само собой разумеется, что в зависимости от характера и соотно-
соотношения применяемых компонентов, способа приготовления смеси и
прочая удельная световая энергия может быть большей или мень-
меньшей. Кроме того, удельная световая энергия для одного и того же
состава может быть различной в зависимости от размеров сна-
снаряжаемой оболочки.
гл л в л ли
ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
§ 45. Классификация зажигательных составов
Применяемые зажигательные составы но химическому признаку
могут быть объединены в две группы, которые в свою очередь под-
подразделяются на подгруппы.
Первая группа. Зажигательные составы, содержащие
окислители. Сюда относятся:
а) термитко-зажигательыые составы, в которых в качестве окисли-
окислителя применяются окислы металлов, например, Fe2O3 -f- Al;
б) составы, в которых в качестве окислителя применяют какую-
либо соль, например, КСЮ4 -f- A1.
Вторая группа. Зажигательные составы без содержания
специальных окислителей. Сюда- относятся:
а) электрон;
б) органические вещества;
в) самовоспламеняющиеся вещества.
В отличие от первой группы, вторая группа веществ может про-
производить зажигательное действие лишь при наличии и свободном до-
доступе кислорода воздуха.
Ниже будет указана краткая общая характеристика составов
каждой из подгрупп.
Основой термитно-зажигательных составов является термит-
иая смесь, состоящая ии горючего (металла) и окислителя (окись
металла).
Термитно-зажпгательные составы при горении развивают очень
высокую температуру, порядка2500—3000°, и дают мало растекаю-
растекающиеся раскаленные шлаки, которые способны не только обеспечить
воспламенение горючих материалов (дерева и др.), но также и рас-
расплавлять металлы (железо, сталь и др.). В результате их горения
получаются, главным образом, твердые частицы, вследствие чего
уменьшаются потери тепла в окружающее пространство и разви-
развивается довольно высокая температура.
Термптно-зажпгательные составы применяются в военной тех-
технике для зажигания трудно носпламеяяемых объектов, а также для
повреждения металлических объектов противника (орудий, танков
и т. п.).
Пиротехнця—104 4—у [13
В мирной промышленности термитные составы также находят
применение, например,-для сварки металлических изделий и для
других целей.
Недостаток термитных составов заключается в том, что они дают
небольшое пламя и что зажигательное действие их ограничивается
небольшим радиусом, непосредственно около очага горения состава.
Зажигательные составы, содержащие окислители (соли), сравни-
сравнительно легко воспламеняются: они так же, как и термитно-зажига-
тельные составы дают высокую температуру горения. Применяются
они для снаряжения пуль и снарядов, предназначаемых для воспла-
воспламенения главным образом, жидких горючих. Горение составов с
окислителями — солями — в отличие от всех других видов зажига-
зажигательных составов или веществ протекает в течение долей секунды-
Электрон представляет собой сплав алюминия с магнием. При-
Применяется он так же, как и термптно-зажигателыше составы для за-
зажигания трудновоопламеняемых объектов. Обычно из электрона де-
делают корпуса бомб, внутри которых помещается термитный состав.
Зажигательные составы на основе органических веществ (нефть,
керосин, бензин, масла, смолы п др.) обладают высокой тепло-
теплотворной способностью, но вследствие того, что в продуктах сгорания
этих составов образуются газообразные вещества и что скорость их
горения значительно меньше, чем у термитных составов, температура
горения получается сравнительно невысокой F00—800°). Однако
подобные составы при горении дают значительно больший радиус
действия, чем термитно-зажигательные составы. Эти составы при-
применяются по легковоспламеняемым объектам, а также для борьбы
с живой силой противника.
Самовоспламеняющиеся вещества (белый фосфор, фосфористый
и кремнистый водороды, некоторые металлоорганические соедине-
соединения и пр.) имеют настолько низкую температуру воспламенения,
что способны самовоспламеняться на воздухе. Кроме того, некоторые
вещества, как, например, щелочные металлы, при взаимодействии
о влагой также легко воспламеняются на воздухе.
В продуктах сгорания самовоспламеняющихся веществ полу-
получаются газы или пары. Эти вещества применяются для зажигания
легковоспламеняющихся предметов.
Кроме того,""находят применение комбинированные составы. Они
представляют собой смеси веществ, указанных в предыдущих группах.
Например, комбинация термитных составов с органическими вещест-
веществами обеспечивает, с одной стороны, высокую температуру горения и
наличие раскаленных шлаков, а е другой стороны, — большое пламя.
§ 46. Составление рецептов термитных смесей
К термитно-зажигательным составам предъявляются следующие
требования:
1. Они должны давать высокую температуру горения, чтобы
обеспечить зажигание трудновоспламеняемых объектов, напримеру
сырого дерева.
114
2. В продуктах реакцпи горения должны быть легко растекаю-
- щнеся шлаки с высокой температурой кипения.
3. Горение должно сопровождаться пламенем, что дает возмож-
возможность повысить зажигательное действие объектов.
4. Они должны легко воспламеняться и трудно тушиться обыч-
обычными огнетушительными средствами.
5. Они должны гореть в течение определенного промежутка време-
времени, которое гарантировало бы воспламенение поджигаемого объекта.
Однако ото требование трудно совместить с получением высоких
температур горения, ибо при продолжительном горешга происходят
значительные потерн тепла на лучеиспускание и конвекцию, что при-
приводит к понижению температуры.
Кроме того, к термитно-зажигательным составам относятся и
те требований, которые предъявляются к пиротехническим составам
вообще.
В основе термитно-зажигательных составов лежит реакция взаимо-
взаимодействия между трудновосстанавливаемым окислом одного металла
с другим металлом. Обычной термитной смесью является смесь
Fe2O3 -f-.Al- Реакция горения алюминия основана на том, что алю-
алюминий при высоких температурах способен окисляться за счет кис-
кислорода металлических окислов (алюминиотермпя).
Течение алюминиотермической реакции можно выразить следую-
следующим общим уравнением:
где Мх — металл, применяемый для восстановения. например,
алюминий; МО — окисел другого металла, например, Fe2O3.
Если смесь порошков алюминия и окиси железа, взятых в ете-
хиометрическом соотношении, зажечь в одном месте магниевой
лентой и воспламенптельной смесью магния с перекисью бария,
то реакция распространится сама по всей массе термита согласно
уравнению:
Температура этой реакции, измеренная помощью оптического
пирометра, равна ^ 2400°, а на основании теоретического подсчета
она равняется'3200°.
Реакция горения термита заключается в следующем. Для того
чтобы алюминий воспламенился, необходимо помощью воспламе-
нителыюго состава перевести часть его в парообразное состояние,-
а окись железа должна быть при этом в жидком н диссоциированном
состоянии. После сгорания парообразного алюминия выделяется
такое количество тепла, которое способно перевести в парообразное
состояние другие частицы алюминия. В практике корость реакции
в значительной степени зависит от размеров зерна алюминия.
В случае быстрого испарения металла может происходить раз-
разбрызгивание .термитной смеси, что и наблюдается, например, при
горении термита в присутствии магния1.
115
При составлении рецептов термнтных смесей необходимо учиты-
учитывать, во-первых, степень сродства различных металлов к кислороду,
что определяется теплотой горения этих металлов, во-вторых —ус-
—условия термического распада окислителей — окислов, в-третьпх,
характер раскаленных шлаков п. наконец, наличие газообразной
фаны, которая понижает телгаературу горения ('.меси.
§ 47. Теплота образования окиелитглей и уравнения реакций горгния
термитных смесей
Теплота образования окислов дает возможность судить о срод-
сродстве металлов к кислороду. В термитных смесях следует применять
такие металлы, которые дают наибольший тепловой эффект, и окислы,
которые имеют наименьшую теплоту образования. При отих усло-
условиях реакция горения термита будет протекать с максимальным
Т а б л и ц а 50
Наименование окислов
Двуокись тория V*ThO2 . .
Окись кальция СаО . . . •
,> магния MgO . . • •
лития Li2O
стронция SrO . . •
бария ВаО . . '• • •
алюминия 1/3А12О3 •
Двуокись церия VeC?\ •
Двуокись титана V.TiO, .
Кремнезем У2 Ьги^ . • • ¦
Окись натрия Na.0 . . ¦ •
Трекокись бора г/3Б2^я
Закись марганца МпО. . •
ДВУОКИСЬ ЦИрКОНИЯ lJ,/A'U2
Окись хрома 1/3Сг.,О3 - - ¦
Окись калии К «О . . . . •
Окись цинка ZnO
Закись-окись марганца
Перекись' стронция V-SrO,
,> бария 112олО',
Трехокнсь марганца Ч^Ш
Пятиокнсь фосфора V5P2O.-,
Окись плова SnO . ¦ • •
Двуокись олова ЬпО2
105,4
351.7
145.7
141.7
140.7
133.1
129,8
117Д
108,7
09,1
99,1
93.3
УО.*
89Д-
89.1
86.-'
81.-1
7E.-3
73.8
75.«
7-2.1
Закись-окись железа
Окись кадмия CdO
Закись железа FeO .
Трехокись вольфрама
Окись железа V3Fe20
Двуокись марганца Ч^
Трехокись молибдена 1/
Окись никеля NiO
Вода (газ) Н2О • • • •
Окись кобальта Lou .
Окись сурьмы 1/3Sb.,O3
Закись свинца РЬО - -
Окись мышьяка 11з&$*у
Двуокись углерода Vb
Трехокись хрома lj
Окись висмута ^зШоОд
Сурик VJPbsO* . . .
| Закись меди Gi?Ov . •
¦ Двуокись серы 1/2ЬО2
! Окись меди СиО •
; Двуокись свинца yaPbO.
I Окись углерода СО . .
ртути HgO
серебра Ag2O •
66,7
65,2
64,0
03,8
63,5
62,7
58,0
57.8
57;8
57.E
55,1
52,5
52,1
47,2
45,3
45,2
43,5
39.9
39,E
34,9
31,4
¦¦ 26,4
21,7
i 7,0
Т^Г^я леж^Гзна-штельно ниже температуры
1 Температура кппепнн магни*
Г'Й Д.™ raoooiip»..»™ состояния ZrO,. „,п твердого состо. -
выделениед! тепла, а чем больше развивается тепла, тем выше, вообще
говоря, получается температура.
В табл. •"¦)() приведены данные1 теплот образования окислов при
постоянном давлении, отвечающих 1 атому кислорода.
В таблице металлы расположены, в порядке понижения их срод-
сродства к кислороду. Наибольшей реакционной способностью будут
обладать те смеси, которые будут состоять из металлов первых ря-
рядов и окислов последних рядов таблицы.
Кроме того, следует отметить, что при образовании сульфидов
металлов также выделяется тепло, но теплота их образования меньше
теплоты образования соответствующих окислов-
Ниже приводятся данные теплоты образования некоторых суль-
сульфидов- .
Т а б л и ц а о L
нип
Наименование сульфидов
Наименование сульфидов
а —
о а
Сернистый алюминий ^AL
.-> стронций SrS .
>> барий BaS . .
* натрий Na2S .
» калий K2S . .
-> магний MgS .
i> марганец MnS
» цинк ZnS . -
» железо Fe^S .
344,9
113,0
111,1
89,8
88,2
88,2
59,7
45,9
35,6
Сернистая сурьма Sb.>S3
Сернистый кадмий CdS
» олово SnS .
'> желе;>о FtS
» свинец PbS .
» кальций CaS
Иолуоернпетан медь Cu.,
Сернистый мышьяк As2^
35,6
33,9
•23,9
23,1
22,2
19/8
19,6
19,1
Многие сульфиды (например, AL>S3. MnS. PbS, FeS) имеют тем-
температуру плавления и кипения ниже, чем соответствующие окислы.
В табл. 52 приведены данные рецептов термнтных смесей и теплоты
их горения, подсчитанных на основе предположительных уравнений
реакций.
§ 48. Термический распад окислов металлов
Характер термического распада окислителей влияет на скорость
горения и воспламеняемость термитных составов. Если окислитель
разлагается при сравнительно невысоких температурах (порядка
600—800°), тогда слиесъ горючего с, этим окислителем воспламеняется
относительно легко. Многие окислы разлагаются с выделением
кислорода лишь при высоких температурах. Более энергичное
1 Техническая ¦¦жцпклопедня.
технических величин-
2 Там же.
т. VII, справочник физико-химических
разложение окислов наступает при температуре, при которой пар-
парциальное давление кислорода при диссоциации превышает парциаль-
парциальное давление его в воздухе A52 мм).
Приведем несколько примеров разложения окислов при нагре-
нагревании и данные о парциальном давлении кислорода при диссоциация
в .и.к.
Пример I '.
Температура, °С
Упругость диссо-
диссоциации, мм . .
1.000
1200
1400
«б
При более сильном прокаливании Fe3O4 переходит в FeO. Таким
'образом окись железа энергично разлагается при температуре по-
порядка 1400°, так как при этой температуре парциальное давление
кислорода при диссоциации значительно превышает парциальное
давление кислорода воздуха.
Пример Т-.
2Ва(Х>1_;2В,\()
Температура, °С 670 735
Упругость диссо-
диссоциации, мм . . 80 2G0
510
670
В отом случае парциальное давление кислорода при температуре
735° превышает парциальное давление кислорода воздуха, а по-
потому перекись бария при этой температуре легко отдает кислород.
Действительно, смесь перекиси бария с алюминием или магнием
легче воспламеняется, нежели смесь тех же горючих с окпсыо железа.
Пример о. Двуокись марганца МпО2 выделяет кнсл*ород при
температуре свыше 530° 3 по уравнению
причем, дальнейшее повышение температуры приводит к разложе-
разложению и Мп3О4.
Пример /Л
2Pb3o4t;6Pb()-f 'л.
Температура, °С 500 63(!
Упругость диссо-
диссоциации, мм . . .183 <3<i
Б. И. М и и ш у т к и и, Курс общей химии-, \КУ.\:\
О Ф р а и м, Неорганическая химия, ч. 1.
Р о м и, Неорганическая химия, т. II. 19:55.
Б- Н. М е и щ у 1' к и и, Курс общей химии, 19'3:j.
119
Т а б л и ц а 52
Рецепты, теплоты горения и уравнения реакций горения термитных смесей
I Соотношение в % п „„
~ ^ Компоненты термитной смеси окисли- i 1 кг Предположительные уравцеипя реаь-дип горения
¦? о телп горючего омесн
I 2 3 j 4 5 6
I — —————
L i Перекись бария + алюминий . . . 94,н 6,4 523,3 3I3aOa + 4А1 = нНа-|-2А1.,О3 + 323.7 Кал
2 Закись железа + » ... 80,A 20,0 732,7 3FeO + 2A1 = ЗРе+А1.Оа + 107/» *
3 Закись-окись железа + алюминий 76,3 23,7 831,3 3Fe3O4+8A1 = OFe-f'iALO,-f 756,9 »
4 Окись желеаа + алюминии .... 74,7 25,3 925,6 Fe2O3+2A1 = 2Fe-f AUOa-f И'7,К <>
5 Двуокись кремния + алюминий . J 02,5 37,5 637,9 3SiOa + 4A1 = 3Si-|-2AUO3 ^ 183,9 »
6 Закись марганца + » . 79,8 20,2 438,7 ЗМпО ^ 2А1 = ЗМп + ALO, + 117,0 л
7 Окись » + д ¦ 74=5 25'Г) 766'4 MibOj 4- 2А1 = 2Мп 4- А1,О3 + l№/t »
8 Закись-окись марганца + алюминий 70.1 ; 23,9 G36,3 3Mn3O4 + 8A1 = 9Мп |- /1А1..(K -{- 57-'i,2 »
У Днуинпсь марганца + * 70,7 j 29,3 1140,0 3MnO2 + 4AI-= .Шп-f- 2Д|„О, j /,2п.:1 *
10 Ouikt. меди-Ьа.иомшшП ..... HI.C 18,1 972,3 'ЛС\\О | 2.М ИСн | А1,(), i 2К',,7 л
11 ikuan-i.-riiiiima -la.iio.Miimili . . . 92,i) 7,5 820,5 :»1*Ы) |-2AI - :sPb | Al-.(.»3i 2HI,1.»
12 Закпсь-окнсь свинца + алюмшши 90,5 9,5 455,4 ЗРЬ3О4 + 8А1 = 9РЬ + /iAUOa 4- 1035 »
13 j Двуокись сишща + алюмшшй . . 86,9 13.1 724,6 ЗРь Оа + 4А1 ==ЗРЬ + 2АШ, + 5У l.u ->
14 | Окись хрома-j-алюминий . . . . | 73,8 26,2 592,7 " СгйО, + 2А1 =2Gr + AUO3 + J22.1 *
Jo Перекись барил 4- машпй . . . .1 86,0 13,4 385,7 ВаО2 + 2Mg = Ба + 2Mg'O -f- ].ЧУ,7 »
16 Закись железа + » ..... 74,8 25,2 850,2 FeO + Mg = Fe + MgO i-«1,7 *
17 Закись-окись железа + магний . . j 70,4 29,6 1097,7 FeaO4 + 4Mg = SFe -! /lilgo + :iIG,9 *
18 Ошк'ь жеЛ1 за + магний ! 68,7 31S3 '! 1055,5 F_e2O, A- 3Mg - 2Fe -|- liMgO -\- 245,5 .>
19 ! Двуоиись кремния 4- магнии . . . 55,3 ' 44,7 856,5 3iO2-|-2Mg = Si + 2MgO-Ь M.l
20 : Закись марганца + магаин . . . j 71,5 25,5 576,7 MnO-f- Mg = Mn -j- MgO 4- Г>4,9 ¦>
21 j Окись марганца-f * . . . j 44,2 55,8 1606,3 MnaO8 + 3Mg = 2Mn + 3MgO + 210,1 o
22 Яакись-окиеь марганца -4- мапшй . ' 70,2 29,8 782,2 Mn3O4 + 4Mg« ЗМп + 4MgO + 255,0 *
2'J Двуокись марганца 4- магнии . . 04,2 35,8 1225,1 МпО2 -f 2Mg =-¦ Mn + 2llgO + 1G6.U
24 I Окись меди + мапшй 76,6 j 23,4 .1066,4 GuO + Mg = Cu + MgO + 110.8 •>
25 Закись свинца 4- магний .... 90,2 | 9,8 376,0 PbO+ Mg = Pb + MgO 4- 93,2 »
26 Закись-окись свинца 4- мапшй . . 87/. .12,4 522,0 РЬ8О,-Ь 4Mg = ЗРЬ+4MgO + 408,fi »
27 Двуокись свинца + магний . . . К%1 10,9 795,0 | PbO3 -\- 2Mg = Pb + 2MgO -|- 228,8 »
28 Окись хрома + магний 67,6 32,4 л 755,0 J GrgO3 + 3Mg = 2Gp + 3MgO + 109,8 *
Ираме]) 5. Двуокись свинца разлагается при температуре свыше
280
При ж р б1. 'С иО ZT 2C •. 1,0 + О.,.
Температура, °С 02;« 1X10 WOO liJi>
Упругость диссо-
диссоциации, ,и.и .. . It-.2 13,3 94,0 13.">,<)
Если же окислы нагревать в присутствии восстановителей, то
отщепление кислорода идет при более низких температурах.
Составы с окислами, которые разлагаются при очень высоких
температурах, требуют более сильного начального теплового импульса
для их воспламенения. Но как только реакция начинается в одном
месте, она быстро распространяется по всей массе термита. Однако
скорость распространения реакции находится в зависимости от тер-
термического распада окислителей и сродства металлов к кислороду,
поэтому она будет неодинаковой.
§ 49. Характер раскаленных шлаков
В продуктах горения термитных смесей образуются твердые \&л \ки,
но применяются и такие зажигательные составы, в продуктах го-
горения которых образуются и газы, хотя основой их является термит-
термитная смесь. В последнем случае имеет место понижение температуры
горения состава, так как газы при улетучивании уносят с собой
часть тепла.Если реакция идет между твердыми телами с образова-
образованием твердых же тел, нагревание смеси бывает очень велико, при-
примером чего и является смесь Fe.2O3 + Д1 и подобные ей термитные
смеси.
Направление реакции термитной смеси должно быть таково,
чтобы раскаленные шлаки имели относительно небольшую темпе-
температуру плавления, но высокую температуру кипения. Руковод-
Руководствуясь помещаемой ниже таблицей, можно выбирать для термит-
термитных смесей такие компоненты, продукты горения которых имеют
высокую точку кипения. В табл. 5Я для справки приведены так-
также и данные об удельных весах.
§ 50. Газовая фаза термитно-зажигательных составов
Для получения пламени и уменьшения скорости горения тер-
термитных смесей к ним добавляют различные смолы и окислители из
неорганических солен.
Кроме того, введение смол в термитные смеси также позволяет
получить необходимую цементацию спрессованных термнтно-за-
жигательных составов. Подобные зажигательные составы в резуль-
результате сгорания образуют не только твердые, но и газообразные ве-
вещества.
1 Г о р а с и м о в и К р е с, т о в н и к о н, Химическая тррмодинампка
п дне гной металлургии, т. Ill, !93'i.
120
I
Т а <> а и ц а 53
Таблица удельных весов, температур плавления и кипения некоторых металлов и окислов1
5-' i , к | Темпера- а , ^ Темпера-
~ i | у 52С j тура кипе- з 9 &,5 к тУРа ь-пп»:-
с I Наименование | 2 ?""* s j шш (при с Наименование 2 с I ~ "ип (пРи
= | p. cLo | давлении к _; 5 Е,? 1 давлении
<i U Ьь'к 760 .и.и) ^ >.' | Ьь^ ! 760 .и.и j
j ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ' I j
1 Aluniuii Щ ...... Л,7-i 050 1120 1 Окись мапшп MgO . • [ 3,2-3,7 < 2500 2800
2 Кальций С la 1,55 851 J 2-iO 2 » кальция CaO . . j 3,2—3,4 2572
3 Цшш Za .....,.! 7,1-1 419,1 007 3 » цинка ZnO • . . 5;12 -5,7« — I T возгош.н
4 CTpouiuii'i Si- 2,60 797 j 133U \ ' 1800
о Барин Гул 3,(> G58 1537 4 » стронция SrO . 4.5 j 243') i
til Бор Б l,7(i 2300 — 5 » борпя ВаО . . . '5Д2 -Г>/72 очеш, j
7 lx'pj.MHiiii ,Si 2,35 —1414 2400 ' hucouuh
Ь Олоно tin 5.7—7,28 231,8 2275 0 i » алюминия Л1-,Оа 3,(J(> 2050 2У80
И Свинец РЬ . . . • . . ] 1,31 327 1540 7] » ьрзшия SiO3 . . j 2:<>5 J47O ( 2590
10 Bucxlyr Ш 0,80 27t,O —1500 8; •> церия CeO., " . . I 7,2 7,5 2i'«00
lli Хром (л- 7,1 1765 I '—2200 9 Двуокись цирконии Zi-О,1 5,75 2>>80
VI \ Милибдсп М< 10.2 2500 ¦ ~356О Ш Закись ошпща РЬО . • '.',8 9.5 ! 880 U70
13 ] Волы{!рам W 19,1 337О:[;5П Рассчит. U Опись хрома Сг.Оа . j 5,21 , 2l-iO
: I ! 4830 12 Двуокись марганца Мп(), 5,o:i j дпее.
14 | Марганец iMn .... 7,3 Il9l-I2o0i 1000 !ншие5:;ос
15! /Колет» Fc 7,8n 1530 — 13 оакись Нчслг'ла l''e() . . 5,7 \'A11 • - -
Mi: Копальт Co ,s.js 1190 мри 30 мм ]4l HaiaLcb-oi.uci. vi;e."ie;!u I
^2375 j Ге3О4 5, hi 1527 ;
17 Медь Си { ,\i»3 Ю83 23Г.0 151 Oiaici, железа Fea();. . . 5,1 5,2 15ii5
1M llin.iMi. M ...... «.« 1155 при 30 мм l(i » меди CuO" ... (!,4 I I 18 ' • -
23Ю 171 » |,чи1ал1ла СнО . .; A,3 19H5 '
II pa m e ч а и н с. 1-]илн и термигкые смеси пнесш специальные д<>бао1-п, то ионию понизить 1смис|г.пур\ нл.-им».-
пия пр 1ДУ1.-МП роаь-ции и тг.м самим увеличить текучесть шлаков. Так, например, кремнезем имеет иисоьую п-мжра-
ts ру нлавленнм |о1.оло 15ooJ,r, если >ье добавить а нему щелочей, фторидов, сульфатом, нитратов, члорндчп пли сплпм •
гон, то температура нланлеппл mir>>jnre.ii.ii(> нонпаится,
1 Спутник лпмииа, т. П,
Наличие в продуктах сгорания газов приводит к понижению
температуры горения термитных составов. Соотношение твердой и
газообразной фазы в зависимости от рецептов зажигательных со-
составов может колебаться в широких пределах.
Покажем на нескольких примерах порядок определения коли-
количества и соотношения газов и шлаков в продуктах сгорания.
Пример 1. Определить количество газов, образуемых зажига-
зажигательным составом1, содержащим
окиси железа ^'Y,>, молекулярный по*с 139,7
алюминия -'*%. » •> 27,0
нитрата бария -'^%. » » 261,'*
Взятый рецепт отвечает соотношению граммолекул
0,35Fe3O3 -f °Д lBa(NO3J+ Al.
Нетрудно подсчитать (стр. 4 3), что в этой смеси кислородный баланс
положительный. Следовательно, предположительное уравнение реак-
реакции горения можно написать так:
(»,7Fe,O3 + ().2BafNO3}.,-r 2A1 ^ UFe -f 0,2Ba()-f
+ Ala03-f"n,2-S+0,lFiO.
Газообразная фаза состоит только из азота, процентное содержа-
содержание которого определяется по весу из выражения:
„ 5,0 • 100 о _п/
где 218 — сумма граммолекул взятых продуктов, а 5,6 — число
граммолекул азота. •
Таким образом теоретически должно получиться 2,5% газов и
07,5% шлаков. Однако такое количество шлаков на месте горения
смеси не получается по той причине, что часть их в виде дыма уле-
улетучивается в процессе горения.
Пример '?. Определить процент газовой фазы в зажигательном
составе-, содержащем:
нитрата бария 37,5%
угля 3,0%
алюминия 26,5%
связующих веществ типа шел-
шеллака 23,0%
В данном рецепте окислителя взято далеко недостаточно; тре-
требуется для полного окисления А1, Н2 и С до А12О3, Н2О и СО2 — 36,6
грамматомов кислорода, тогда как в-смеси его имеется всего лишь
У. 5 г ра мма т ом ов.
Напишем предположительное уравнение реакции горения, счи-
считая при этом, что в реакции участвует и кислород воздуха:
Ba(N03)o + 1,7С + 6,8А1 + О,5С1вН,,О3 -f I U35O, =
- ВаО + 9,7СП.> -f- З/.лу K"+ 6Н2().
После вычислений получается, считая воду парообразной, около
52% газов в продуктах сгорания.
1 Кае т, Взрывчатые вещества ц средства воспламенения, 1932.
- \х л с т, ТЗзрывчатые вещества и средства воспламенения, стр. \20,193'2.
§ 51. Рецепты термитно-зажигатзльных составов
Нпже приводятся рецепты термптно-зажигательных составов,
которые применялись во время войны 1914—1918 гг.
Наиболее действенным и экономичным зажигательным веществом
считается термит, изготовляемый путем смешения порошкообраз-
порошкообразного алюминия с окисью железа. Этот термит в зависимости от сте-
степени измельчения имеет плотность —2,5—3 и является безопас-
безопасным в обращении. Термит очень трудно воспламеняется (темпера-
(температура воспламенения 1300—1500 ).
Русские l.Q-г.м снаряды снаряжались термитом, содержавшим
85% окиси железа и 15% алюминия, внутри которого находился
в коробке из оцинкованной жести спрессованный другой термит
состава:
окиси железа 21%
алюминия 13%
нитрата бария 44%
нитрата калия 6%
магния или железа 12%
связующих веществ 4%
Немецкие авиабомбы снаряжались смесью MnO2-j-Al. Вокруг
отой смеси помещалось большое количество нафталина или антра-
антрацена с добавкой перхлората калия.
Немецкие зажигательные снаряды снаряжались составом, со-
содержавшим 76% Fe3O4 и 24% А1, а в качестве воспламенителей упо-
употреблялись смеси из 50% перхлората калия с 50% магния, перекиси
бария с магнием, или перманганата калия с железом.
В английских авиабомбах, применяли следующий состав: 76%
окиси железа, 22% алюминия и 2% жидкого стекла. Англичане
применяли воспламеиительный состав («офорит») из 50% магния и
50% перхлората калия, помещавшегося во внутреннем цилиндре.
Считается полезным примешивание к термитам, идущим на сна-
снаряжение артиллерийских снарядов, 15% жидкого стекла1. Получаю-
Получающаяся тестообразная масса нагревается до удаления влажности.
Смеси с жидким стеклом оказались нечувствительными к удару и
прострелу пулей. При изготовлении термитов с применением жидкого
стекла в большинстве случаев наблюдается сильный разогрев со-
составов (до 100°).
Термиты, связанные серой вместо жидкого стекла, имеют больший
тепловой баланс, но они обладают взрывчатыми свойствами, и при
горении смесь сильно разбрасывается.
В качестве связующего вещества особое применение нашел цел-
целлулоид, который участвует в реакции горения, давая прп зтом большое
пламя. Кроме того, в качестве связующих веществ применяли:
пек, смолы, парафин и другие вещества.
В качестве окислителей применялись нитраты бария и калия,
окислы свинца и бария, а также хлораты и перхлораты, а в каче-
' Р у м и ф, Зажигательные бомОы, 193Г).
123
стве горючих сульфиды мышьяка, антимоний, сера, уголь, а также
самые разнообразные органические и нитросоединения, как напри-
например, тротил. Американцы применяли в смеси с термитом, так назы-
называемое отверждешюе или <<сгущенное» масло (Solid Oil), например:
TOpMIITU
окиси свинца . .
окиси меди ....
алюминия ¦ . . .
сгущенного масла
7,5°
2,00'
Для воспламенения этого состава применялась смесь перхло-
перхлората калия с перекисью бария и алюминием.
Другая американская смесь имела состав:
хлората барии . "Л п. ч.
алюминия 15 » »
канифоли 16 » »
асфальтовой смолы - 10 » »
которая воспламенялась смесью калиевой селитры с восстановленным,
железом или смесью сурика с магнием с добавкой небольшого коли-
количества термита.
Таблиц а 54
Окислители
Горючие
eC
fa
-¦*
fa
о
о"
U
О
о
с
С
-5-
Алюминий
Нафталин
— > 1,2; 1.2.
1 4 o,t)'
п
12:
13!
1.4!
1.5,
1С);
Магний
Уголь i
Магний + алюминий— j
+ черный порох . . |
Нефть, бензин, бензол,,
скипидар •
Фосфорный кальций
СаР
Сера -f- уголь
Фосфор-г сероуглерод -f-:
-г смола
Алюминий -г сера —
+ нафталин
Алюминий -г уголь
Метиловый спирт . . .
Бездымный порох . .
Целлулоид-[-фосфор . . ,
Ткань, вата, концы
Алюминий -j- уголь )
— шеллак
о1 !
'1,2
1,2,5 —
1,2.
J, 2,1 -- | .1,2, —
5 | 4,5,6,
1,2,1 -- | — * —
5 ''¦
1, 2!
I
i.-S,
5. 4—-' 4
3, *' 3 '3,4
¦> _ i _
В таблице1 54 приводятся данные о том, какие компоненты входят
в различные зажигательные составы и для каких целей они могут
быть использованы. Цифры в таблице показывают те зажигательные
смеси, которые служат для поджога: 1 — строений, 2 — лесов и
т. п.. Л — горючих газов, 4 — жидких горючих, 5 — взрывчатых
материалов, (> — дл:т расплавления металлических конструкций.
§ 52. Применение электрона
Доктрин представляет собой сплав магния с алюминием п соот-
соотношении 02 : 8. Технический сплав содержит обычно примеси мар-
марганца, цинка и железа. Сплав имеет уд. вес около 1.8 п обладает
высокими механическими качествами. Температура его плавления—
630—635'. Щелочи на электрон не действуют. Минеральные и орга-
органические кислоты, даже в слабых растворах, на него сильно дей-
действуют. Особенно активно взаимодействуют с электроном хлористые
и сернокислые соли тяжелых металлов и аммония. Жиры, масла,
бензин и прочие не содержащие кислот вещества для ол'ектрона
безвредны.
При горении электрон дает незначительное пламя и развивает
очень высокую температуру. Тушить его следует песком.
В качестве зажигательного средства электрон в комбинации
с термитом впервые стали применять немцы в 1918 г. в авиабомбах.
По поводу электронных бомб Румпф2 пишет: «С открытием элек-
электронной бомбы началась новая эра сильно действующего зажига-
зажигательного средства. Родившаяся во время мировой войны, электрон-
электронная бомба является детищем послевоенного времени. С ее массовым
применением необходимо считаться в будущей войне».
Электронные бомбы обладают небольшим весом ( — 1 кг) и лишены
мертвого груза, так как содержимое (термит) и корпус , электрон)
оба являются зажигательными веществами. При горении электрон-
электронной бомбы развивается температура 2000—3000°; горящие искры
при этом разлетаются во все стороны на расстояние 2—3 м. При ту-
шентш помбы водой ее зажигательное действие усиливается.
§ 53. Зажигательные составы на основе органических веществ
В империалистическую войну 1914—1918 гг. в авиабомбах и
других ооъектах широко применялись зажигательные составы на
основе органических веществ, например, нефть, мазут, бензин, ке-
керосин, нефтомасла, антрацен. нафталин, продукты иерегошш
древеелны. смолы, скшшдар. отбросы производств синтетического
каучукп и др. Все г,тн зажигательные вещества применялись, как
было отмечено ранее, для зажигания легко воспламеняемых объектов,
как-то: легк х: деревянных построек, складов, ф^-ража. ле^а в сухое
время года и т. п.
1 "Куон. «Wiadomosci iechniczne-arfcyierryjskie>>. № u>,
-Румпф, Зажигательные бомбы, БХНШ1, 1035.
\-y.vi.
125
Кроме того, жидкие горючие находили также применение в огне-
огнеметах для поражения живой силы противника. К таким -жидким
горючим предъявлялись следующие требования: i) легкая воспла-
воспламеняемость, 2) жидкость не должна распыляться сейчас же по вы-
выходе из отверстия огнемета, 3) полное разгорашю жидкости при по-
попадании струив цель, 4) незначительное горение струи на своем пути
до цели. С утоп точки зрения наиболее подходящей оказалась аме-
американская смесь из 70% смоляного масла (уд. вес 1,044) с :">()% сы-
сырого бензина (уд. нес 0,750) с уд. весом смеси 1,02 Ч В Англии, Флпп-
щшиИта пи применялись смеси тяжелых и легких погонов. полу-
получаемых при перегонке нефти. Немцы применяли различные смеси
тяжелых нефтяных масел (или же дегтярных масел), с легкими
нефтяными маслами или с ацетоном, метанолом и даже с эфиром.
Наполнение бомб и снарядов жидкими горючими не нашло широ-
широкого применения по той причине, что эти вещества сильно распыля-
распылялись и быстро сгорали, в результате чего их зажигательное действие
понижалось.
С,целью уменьшения распыления (испарения) жидкости и уве-
увеличения времени горения часто жидкими горючими веществами
пропитывались вата, хлопок и хлопчатобумажные концы. Однако
по некоторым литературным данным2, этот способ не оправдал себя,
так как пропитанная масса при разрывах авиабомб разбрасывалась
по большому пространству, оказывая малое зажигательное действие.
§ 54. Отверждгнное горючее
Дальнейшим этапом в развитии и усовершенствовании зажига-
зажигательных средств во время войны 1914—1918 гг. явилось применение
отвержденных горючих. Американцы первые стали применять от-
верждепное, или «сгущенное», горючее (Solid Oil), получаемое
из нефтепродуктов следующим путем. При подогревании в нефтяном
масле растворяли стеариновую кислоту, затем эта смесь, также при
подогревании, обрабатывалась спиртовым раствором едкого натрия.
При взаимодействии стеариновой кислоты и едкого натрия обра-
образуется стеарат натрия по уравнению:
Жидкая смесь из котла помощью шланга разливалась в корпуса
бомб. По истечении некоторого времени смесь остывала и по внеш-
внешнему виду напоминала воск. Внутрь этой смеси, кроме того, вплав-
вплавляли кусочки металлического натрия, для того чтобы предотвратить
возможность отказов при налнчнп влажности.
Отверждешюе горючее американцы применяли вместе с: терми-
термитом и, таким образом, получалось мощное зажигательное средство.
1 Р у м п ф, Зажигательные бомбы, ВХНИИ, 1035
- Р у м п ф, Зажигательные бомбы, ВХНИИ, 1935; ;кури. «Военный вес
Г
вест-
Им снаряжались тяжелые бомбы, предназначенные для поджигания
крупных построек.
Отверждепные горючие должны легко воспламеняться, давать
при горении большое пламя и обеспечить зажигание легко воспла-
воспламеняемых объектов. Кроме того, они должны быть стойкими при
хранении. При определенной пропорции смеси термита со сгущен-
сгущенным маслом американцы получали ярко пылающее пламя высотой
4—5 м.
К числу характеристик отьерждениых горючих относятся:
воспламеняемость, теплотворная способность и температура горе-
горения, величина пламени, растекиемость и липкость состава, удель-
удельный Еес состава, температура плавления, стойкость и неизменяе-
неизменяемость состава при хранении.
Под температурой воспламенения жидких горючих подразу-
подразумевается та наименьшая температура, при которой пары нагревае-
нагреваемой жщкозтп загораются от небольшого теплового импульса.
Чем hi же температура воспламенения, тем горючее воспламе-
воспламеняется легче.
Т а б лица 55
Некоторые характеристики горючих веществ
Наимено-
Наименование
Температура
воспламе-
воспламенения
Тепл отвори.!
способность!
На л/кг \
Уд. во.
70—140
15—120
+28
10 700
.10 500
10 000
У 885
! 0,89—0,98
, 0,80—0,W
• 0,79—0,82
;880—0.883
у
ник» (чешский), 1У.ЗГ).
Отвержденные горю-
горючие легко воспламеня-
воспламеняются горящей спичкой.
Разумеется, что отвер-
жденное горючее из
нефти труднее воспла-
воспламеняется, нежели от-
вержденное горючее из
бензина.
Теплотворная спо- Мазут
собность нефтепродук- Нефть .
тов очень высока. Од- ^еР°син
Бензол
пак о вследствие того,
что в продуктах сгора-
нпя получаются лишь
газообразные вещества (СО2, СО, Н3О), которые уносят в окружаю-
окружающее пространство значительное количество тепла, а также вслед-
вследствие того, что скорость горения нефтепродуктов по сравнению
с обычными пиротехническими составами, сравнительно не велика,
температура горения отверяеденных горючих обычно не превышает
600—800°.
Таким образом сравнительно невысокая температура горения
отвержденных горючих не обеспечивает надежного воспламенения
дерева, однако, эта температура обеспечивает зажигание легко
воспламеняемых объектов, как щепа, стружки и др. При комбина-
комбинации отвержденного горючего с термитом зажигательный эффект
значительно возрастает.
Пламя при горении отвержденного горючего получается значи-
значительно больше, чем пламя у обычных термитпо-зажпгательных
составов.
127
Наибольшей растекаемостыо обладает отверждеиное горючее,
приготовленное из нефти, а наименьшей — приготовленное из бен-
бензина. Липкость всех этих отвер,кдениых горючих является недо-
недостаточной.
Удельный вес отверждениых горючих —¦ около L.0, а темпера-
температура плавления — порядка 1>(г.
Химическая стойкость отверг данных горючих не вызывает сом-
сомнений. Однако с течением времени можно наблюдать гжсудацпю
жидкости па поверхности отвержденного горючего, особенно у со-
става, приготовленного на нефтепродуктах легкого погона (керосин,
бензин).
§ 55. Самовоспламеняющиеся вещества
Наиболее распространенным из самовоспламе няющихся веществ
в империалистическую войну 1914—1918 гг. был белый фосфор.
Фосфор обеспечивал зажигание легковоспламеняемых объектов:
травы, хвороста, бензина в баках самолета и пр., но по отношению
к трудновоспламеняемым объектам, как, например, дереву, он ока-
оказался непригодным. Трудная воспламеняемость дерева при зажига-
зажигании фосфором объясняется тем, что фосфор при горении дает невы-
невысокую температуру пламени. Кроме того, получаемая пятиокись
фосфора чрезвычайно сильно поглощает влагу и является поэтому
пламягасящим веществом.
Для снаряжения зажигательных бомб, гранат и мин применили ,
фосфор в виде раствора его в сероуглероде, в котором он легко раст-
растворяется. При испарении растворителя фосфор остается в виде очень
мелкого порошка, который легко самовоспламеняется на воздухе
и немедленно зажигает пары сероуглерода. При добавлении к рас-
раствору фосфора,масла, нефти и др. продолжительность горения уве-
увеличивается.
Олеси масла с фосфором воспламеняются несколько труднее
вышеуказанных смесей. Однако в зависимости от соотношения масла
н фосфора можно приготовить такие смеси, которые будут воспла-
воспламеняться на воздухе сразу, или иге через некоторый промежуток вре-
времени @,5—2 мин.).
Г, целью увеличения интенсивности горения к смеси фосфора и
масла добавляли нитросоедпг/ення. из которых наиболее подходя-
подходящим оказался тротил. Требуемое количество тротила растворялось
в бензоле, затем при помешивании прибавляли минеральные и ка-
каменноугольные масла. В полученную массу вводили раствор фос-
фосфора в сероуглероде и перемешивали в закрытом сосуде.
Полученная таким образом зажигательная смесь применялась
для снаряжения пли в виде жидкой массы или с каким-нибудь
наполнителем, например, ватой. При гпгом легко улетучивающиеся
составные части смеси гарантировали легкую воспламеняемость,
а более тяжелые части давали продолжительное и интенсивное
пламя.
Наряду с белым фосфором можно применять в качестве само-
самовоспламеняющихся веществ указанные ниже соединения.
Фосфористый водород получается при взаимодей-
взаимодействии фосфористого кальция с водой:
Са3Р2+6Н2О = ЗСа(ОНJ + 2РН3.
Выделяющийся фосфористый водород в присутствии других приме-
примесей на воздухе самовоспламеняется. Чистый фосфористый водород
воспламеняется на воздухе при температуре около 150° и сгорает
с образованием фосфорной кислоты
РН3 -f 2О2 = Н3РО4.
Ц и н к - о т и л Zn(C2H5J на воздухе самовоспламеняется. Цинк.
этил есть жидкость уд. веса 1,182, температура плавления—28°,тем-
плавления—28°,температура кипения 118О1. При действии воды происходит разложение
Zn(CaH5J +2HOH = 2С2Н6 -f- Zn(OHJ.
Металлический натрий — серебристо-белого цвета,
уд. веса — 0,97, имеет температуру плавления 97,7° и температуру
кипения 880°г.Он разлагает воду и спирт с выделением водорода и
образованием едкой щелочи и алкоголята; выделяющийся при реак-
реакции водород может воспламеняться на воздухе.
Металлический калий — серебристо белого цвета, уд.
веса — 0,86, имеет температуру плавления 63,5° и температуру кипе-
кипения 762,2°х. Со спиртом он реагирует аналогично натрию, а с водой ре-
реагирует более бурно. Образующийся при реакции водород тут же вос-
воспламеняется на воздухе.
Во влажном воздухе натрий и калий сейчас же тускнеют и скоро
покрываются толстой коркой гидроокиси. Поэтому их следует хра-
хранить в керосине или в парафиновом масле.
Металлический натрий или калий вводят в зажигательные со-
составы с целью обеспечения воспламенения состава при попадании
его во влажную среду.
В заключение отметим, что самовоспламеняющимися свойствами
во влажной среде обладают и другие вещества, например: фосфорис-
фосфористый натрий, кальций, карбид кальция, сплавы кальция, калия и
натрия. Полученные в специальных условиях тонко измельченные
металлы, например, железо и др., также способны самовоспламе-
самовоспламеняться на воздухе.
§ 56. Тушение зажигательных составов
Способы тушения термптно-зажигател.ьных составов и электрона,
которые при реакции дают очень высокую температуру горения,
существенно отличаются от способов тушения зажигательных ве-
веществ, температуры горения которых значительно ниже.
1 «Спутник химика», т. II.
Пиротехник—1044—9 121)
12S
и
При заливании горящих тершггно-зажигательных составов
электрона водой образуется гремучий газ, который еще более спо-
способствует горению. Для тушения таких составов непригоден также и
четыреххлористый углерод, так как он при этом сам хорошо сгорает.
Кроме того, при действии четыреххлористого углерода на раскален-
раскаленный металл образуется ядовитый фосген. Зажигательное действие
термитов и электрона ослабляется при засыпании очага огня слоем
карналита или сухого песка.
Германский патент 622219, рекомендует тушить термит смесью
из 70% песка и 30% кислого сернокислого калия.
При действии водой или твердой углекислотой на горящий фос-
фосфор горение еще более увеличивается, так как частички горящего
фосфора разбрасываются во все стороны, и зона пожара расширяется.
Четыреххлористый углерод вступает в реакцию с горящим фос-
фосфором с образованием густого черного дыма. Надежным средством
для тушения горящего фосфора является ячменная мякина, кото-
которая, обугливаясь, создает защитную пленку, гасящую пожар.
При тушении водой или четыреххлористым углеродом зажига-
зажигательных составов, содержащих калий или натрий, горение их также
усиливается, и при этом даже происходит бурная реакция со взры-
взрывом. Если же покрыть горящий слой этих веществ ячменной мяки-
мякиной, а поверх сухим песком, то горение удается прекратить.
Следует отметить, что вопросы тушения зажигательных веществ
являются предметом дальнейшего изучения.
«
ГЛАВА VIII
ДЫМОВЫЕ СОСТАВЫ
§ 57. Сведения об аэрозолях
Дымовые составы подразделяются на составы цветных сигналь-
сигнальных дымов, предназначенных для сигнализации в дневное время,
и на составы маскирующих дымов, которые предназначаются для
создания в воздухе искусственных дымовых завес.
Прежде чем перейти к описанию применяемых в пиротехнии ды-
дымовых составов, предварительно остановимся па общих вопросах
аэрозолен.,
Под аэрозолями понимают коллоидную систему, в которой дис-
'перспонной средой является газ (воздух), а дисперсной средой твер-
твердое или жидкое вещество. Если дисперсной средой является твер-
твердое тело, то такой аэрозоль называется дымом или пылью. Если же
дисперсной средой является жидкое вещество, то система назы-
называется туманом. Таким образом взвешенные в воздухе в тонко
раздробленном состоянии твердые или жидкие вещества образуют
систему, носящую название дыма, пыли или тумана.
О степени Дисперсности разных аэрозолей дает представление
нижеследующая таблица.
Размер частиц аэрозолей
Таблица 56
Наименование веществ
Диаметр частиц, ел*
Молочный порошок (полученный испарением
мелких брызг)
1,4 • КГ- — 0,7 • iff
о
Мелкий цементный порошок (просеянный через ! л
спто с 10 000 отверстий на 1 см2) J 1 • 10~~ — 0.7
Частпц атмосферного тумана 1,4 • 10 " — Ь,5
Туман H.,SOi из концентратов | 1,1 • 10~° — 1.о
Боевые дымы (маскирующие, отравляющие) . . : 1-10 — L
10"
,—2
О
—4
—5
1 Данные заимствованы из книги Г и б б с'а, Аэрозоли, 1929; из книги Брод-
Бродского, Физическая химия т. I, 1933 и из Технической энциклопедии, т. VII.
131
И ро до л ж. табл. 56
Мучная пыль
Угольная пыль
В зависимости от степени дисперсности различают:
1. Пыль — частицы с диаметром более, чем 10~3 см, оседающие
с возрастающей скоростью.
2. Туман или дым — частицы с диаметром порядка 10~—10—5 см,
которые также оседают в спокойном воздухе, но с постоянной ско-
скоростью, определяемой формулой Стокса.
3. Аэрозоли с диаметром частиц порядка 10—5—10~ см, которые
в спокойном воздухе практически не осаждаются.
Скорость падения частиц размером 10—3—10~~5 см определяется
по закону Стокса. - ' ¦•
v =
•Pl)
где v — скорость падения частицы в см/сек',
г — радиус частицы в см;
воздуха):
(для
он равен
1 882 ¦ Ю-4 г 1см- сек).
В приведение
,аоТИЯ
не приводят, однако, к большой ошибке при вычислении радиуса
твердых частиц г.
Достаточно малые, взвешенные в газе, частицы находятся в со-
состоянии непрерывного движения. Это явление носит название бро-
броуновского движения и зависит оно от непрерывных движений молекул
газа, ударяющих о взвешенные частицы твердого или жидкого
веществэ. Броуновское движение тем интенсивнее, чем меньше раз-
размеры частиц, чем выше температура газовой среды и чем меньше
ее вязкость.
Преобладание отталкивающих сил между отдельными частицами
способствует устойчивости дымов и туманов. Устойчивость дыма и
тумана больше при наличии у частичек одноименных электриче-
электрических зарядов или- при наличии на них пленки адсорбированного
газа.
§ 58. Свойства аэрозолей
Остановимся вкратце на основных свойствах дымоз п туманов
как аэрозолей, знание которых необходимо с точки зрения их
рационального использования.
Механические свойства. Мелко раздробленное ве-
щество занимает зна-
значительно больший
объем. Плотность
осадков составляет
лишь небольшую до-
долю нормальной плот-
плотности вещества, что
видно пз табл. 572.
По мере раздроб-
раздробления вещества по-
поверхность его сильно
увеличивается. Обыч-
Обычно принято общую
1
Таблица 57
Плотность некоторых аэрозолей
Вещества
РЬО
Sb2O3
As2O3
А12О3
SnO.,
Mgd
CdO
Нормаль-
Нормальная
плотность
9,36
5,57
3,74
3,70
6,71
3,65
6,5
Плотность дымового
осадка
0,83; 0,56; 0,46
0,63; 0,62
0,71
0Д8
0,32; 0,18
0,35
0,51
но принято общую
поверхность 1 мл дисперсной фазы называть удельной поверхностью:
У
где Q — уд. поверхность;
$ —поверхность раздробленного вещества;
V — объем его.
В случае частиц, имеющих форму куба,
Ьа-
1 У а й т л о у-Г р э й и II а т т е р с о н, Дымы, 1934.
- Таблица заимствована из книги У а й т л о у-Г рой п П а т г о р <; о н,
Таблица застов з у р
Дымы. .тр. 87, ]П34а Технической энциклопедии, т. VII, стр. 348.
132
133
где а —длина ребра, см. Если а=10~5 см, то
Q = ^
= 6 •
СМ
Концентрацию дымов и туманов выражают: а) весовой концентра-
концентрацией ср в г на 1 mz или в лгг на I .г. указывая при этом средний размер
частиц, б) числом частиц в 1 мл дыма или тумана (с^).
В табл. 58 приведены данные концентрации для некоторых аэро-
аэрозолей 1.
Таблица 58
Аэрозоль
Табачный дым
Пары NH4C1 .
Туман H2SO4.
Дым ZnO . .
Воздух уголь-
угольных шахт .
Весовая
концентра-
концентрация в г/л*8
СР
0,2
од
10
од
66,6
Число частиц в
CN
3
5
2
2-
10
10т
106
•10' —1,6 •
мл
105
106
Средний диаметр частиц
см
2,5 • 10~5
1 • 10~5
8 ¦ 10~D — 5,5 • 10~4
5 • 10~5
0
1 • 10 3
Возможные значения концентраций для каждого вещества огра-
ограничены. Например, из NH4G1 может быть получен дым с концентра-
концентрацией только до 1,2 г/мЛ.
При увеличении концентрации дыма выше определенного предела
дисперсная фаза выпадает из газовой среды.
С увеличением степени дисперсности химическая активность
частиц повышается. Некоторые вещества, медленно окисляющиеся
на воздухе, загораются при распылении на частицы диаметром 10~":J—
10~4 см даже при обыкновенной температуре (пирофорические ме-
металлы). Вещества, горящие на воздухе, например, сахар, уголь,
крахмал и др., будучи измельченными до тонкой пыли, проходящей
через сито с 6400—14 400 отверстий на 1 см*, при зажигании взры-
взрывают. Такие вещества, как магний и алюминий, которые имеют
большое сродство к кислороду и находятся в виде тонкой пыли
в воздухе, могут самовосп тменяться или давать взрыв. Взрывы
дымов происходят в результате быстрого "реагирования горючего
вещества дисперсной фазы с кислородом воздуха, так же, как и
взрывы газовых смесей.
Адсорбционная способность. Под адсорбцион-
адсорбционной способностью подразумевают свойство частиц притягивать и
удерживать на своей поверхности газовые молекулы. Например,
1 Г и б б с, Аорозоли, стр. 65, 1932.
134
на 1 л сажи приходится самой сажи как твердого вещества лишь
t>0 ли. а остальные 950 мл занимает воздух, большая часть которого
находится в адсорбированном состоянии. Измеренный объем этого
адсорбированного воздуха при нормальных условиях занял бы
-,о. л. Наличием газовой пленки объясняется неслеживаемость
тонких порошков и возможность переливания некоторых из них
наподобие жидкости. Адсорбционная способность зависит от при-
природы как аэрозоля, так и самого газа. С увеличением степени дис-
дисперсности увеличивается и адсорбционная" способность.
Твердые частицы могут адсорбировать (преимущественно) мо-
молекулы дисперсионной среды или молекулы какой-либо примеси,
находящейся в этой среде. Они могут также адсорбировать положи-
положительные или отрицательные ионы газовой среды.
Благодаря адсорбционной способности аэрозоля процесс коа-
коагуляции затрудняется.
Электрические свойства. Частицы аэрозолей почти
всегда несут па себе электрические заряды. Последние получаются
в результате трения между частицами и газовой средой, в"резуль-
тате захватывания газовых ионов из дисперсионной среды, а также
вследствие диссоциации частиц в момент образования дыма или
тумана. Знак заряда определяется в основном химической природой
частиц и газовой среды. Положительно заряженные частицы (-f- )
дают металлоиды, кислотообразующие окислы, уголь или сажа
сера, вода, NaCl, CuCl2, KNO3,' крахмал и др. Отрицательно за-
заряженные частицы (—) дают металлы — Fe, Al, Zn. Mg и их
окислы —FeaO3, A12O3, ZnO, MgO, а также сахар, декстрин,
мука и др. г. г
Разноименно заряженные или незаряженные частицы дают про-
продукты гидратации и гидролиза некоторых веществ (H>SO4, P._,O3,
Незаряженными частицами могут быть и частицы упомянутых
выше аэрозолей1.
Если частицы заряжены одноименными зарядами, процесс коа-
коагуляции будет затруднен, а при разноименных зарядах, наоборот,
процесс коагуляции облегчается, так как частицы будут друг к другу
притягиваться (укрупнение частиц).
Оптические свойства. Дымовые частицы способны
не только поглощать лучистую энергию, но и рассеивать ее во все
стороны. Дымовые частицы, размеры которых больше, чем длина
волны света G500—4000 А), вполне нормально преломляют и отра-
отражают свет, и наоборот, если дымовые частицы меньше, чем длина
волны света, они рассеивают падающий свет во все стороны (явле-
(явление Тиндаля). Часть световых лучей, поглощенных поверхностью
аэрозоля, а также отраженные и преломленные лучи, глаз наблю-
наблюдателя не воспринимает. Часть же световых лучей* попадая в аэро-
аэрозольную систему, подвергается рассеянию, вследствие чего дашо-
Данные о зарядах взяты из Технической энциклопедии, т. VII.
135
вое облако превращается в светящееся пространство, подобно ма-
матовому колпаку вокруг электрической лампочки.
Очень малые частицы дымов рассеивают синий свет и пропускают
оранжево-красный, что можно наблюдать на табачном дыме. На тем-
темном фоне частицы кажутся сшшми, а на светлом — оранжево-
красными. По мере увеличения размера частиц синий цвет исчезает
и рассеянный свет начинает казаться белым.
Интенсивность явления Тиндаля зависит от степени дисперсности,
концентрации дисперсной фазы п длины волны падающего света.
«Для данной степени дисперности интенсивность, с которой
рассеивается свет, имеющий определенную длину еолны, про-
пропорциональна концентрации дисперсной фазы.
При данной степени дпсперности свет различной длиной
волны рассеивается с интенсивностью, обратно пропорцио-
пропорциональной четвертой степени длины волны. Для монохромати-
монохроматического света интенсивность пропорциональна шестой степени
радиуса» (Гиббс).
Видимость предмета обусловливается тем, что благодаря
прозрачности воздуха световые лучи попадают в глаз наблюда-
наблюдателя. Чем больше контраст яркости и цвета между предметом и
окружающей местностью, тем видимость лучше. Под контрастом
яркости К подразумевается разность в яркости предмета Вп и фона
Вф, отнесенная к яркости фона
к =
в
Различная цветность дымов зависит от избирательного отражения
света той или другой длины волны частицами дыма.
При изучении маскирующих дымов часто употребляется термин
<<затемняющая способность аэрозоля», т. е. способность аэрозоля
понижать прозрачность среды. За единицу измерения принимают
затемняющую способность слоя дыма или тумана (определенной
концентрации) толщиной в 1 м. Затемняющая способность выра-
выражается уравнением
и ~~ V
где L — толщина слоя, который целиком затемняет нить электри-
электрической лампы, служащей эталоном.
Затемняющая способность аэрозольной системы зависит от сте-
степени дисперсности и концентрации аэрозоля. С повышением степени
дисперсности затемняющая способность увеличивается, но только
до известного предела. Туманы обладают относительно большей
затемняющей способностью, чем дымы. Белые аэрозоли обладают
большей затемняющей способностью, чем темные, гак как последние
отражают меньше овета.
136
Получение аэрозолей. Аэрозоли (дымы и туманы)
могут быть получены: Г) путем дисперсии, 2) путем конденсации.
Получение аэрозолей путем' дисперсии заключается в том, что
твердое или жидкое вещество при помощи механической энергии
распыляют в газовой среде. Например, черный дым можно получить
распылением измельченного угля- зарядом ВВ. Разрывной заряд
может быть помещен внутри распыляемой массы или может быть
перемешан с нею. Распылением струей газа можно превратить жид-"
кость в туман (пульверизация).
Получение аэрозолей путем конденсации заключается в том,
что молекулы паров вещества, находящиеся в воздухе, соединяются
в агрегаты молекул, образуя твердое или жидкое состояние. В ос-
основе получения аэрозолей путем конденсации могут лежать:
1. Химические реакции, протекающие в газообразной среде
с образованием твердых или жидких продуктов. Например, при
взаимодействии газообразных аммиака и соляной кислоты обра-
образуется белый дым хлористого аммония:
Когда продукт реакции (пар) обладает незначительной упругостьют
то он быстро при насыщении окружающего пространства конден-
конденсируется в мельчайшие твердые или жидкие частицы.
2. Термическая возгонка, заключающаяся в том, что пары ды-
дымообразующего вещества, попадая в воздух, температура которого
гораздо ниже температуры паров, быстро охлаждаются и превра-
превращаются в твердые или жидкие частицы. В качестве примера можно
привести возгонку иода.
§ 59. Дымы, получаемые механическим распылением
Для получения дыма механическим распылением обычно посту-
поступают следующим образом. Какая-либо оболочка (корпус шара,
снаряда и др.) снаряжается тонко измельченным веществом и соот-
соответствующим зарядом ВВ. Силой взрыва заряда частицы вещества
быстро рассеиваются в разные стороны. Таким же путем помимо
пульверизации можно получить и мельчайшие брызги жидкостей.
В качестве распылителей применяется бездымный порох: черный
порох дает серели дым, который в той или иной мере затемняет цвет-
цветное облако.
В качестве веществ, дающих облако дыма, применялись опилки,
окрашенные в различные цвета, реальгар As.>S.; и др.
Однако эти вещества, по мнению Артура Рея, не дают положи-
положительных результатов. Удовлетворительный дым получается при
распылении сурика Pb-.Oj, киновари HgS и синего ультрамарина
(минеральная краска). При распылении органических красителей,
употребляемых в пиротехшш для сигнальных дымов, получается
цветное облако дыма, что находило применение, например в при-
'.. стрелочных ^нарядах.
137
Посредством взрыва оболочки, наполненной тонко измельчен-
измельченным углем, получается черный дым. Если заменить уголь сажей,
получаются худшие результаты. Это, повпдимому, объясняется
тем, что сажа содержит смолистые вещества, которые как бы склеи-
склеивают отдельные частички ее, препятствия тем самым их распылению.
До настоящего времени в ппротехяии метод получения дыма :
механическим распылением нашел себе ограниченное применение.
§ 60. Дьшы на основе химичгской реакции
Получение дымов в результате химической реакции может быть
осуществлено путем взаимодействия некоторых веществ даже при
нормальных температурах. Например, фиолетовый дым получается
при реакции йодистого водорода H.J о хлором и избытком аммиака:
2Н J + С1а + 2NH3 = 2NH4C1 + h-
Однако недостатком этого дыма является то, что в ясный день
он кажется красным при наблюдении с самолета и белым при наблю-
наблюдении с земли. Кроме того, получение дыма таким путем связано
с большими трудностями в смысле его изготовления и хранения.
Значительная группа маскирующих дымов получается при взаи-
взаимодействии распыленных веществ с влагой воздуха. Четыреххлорп-
стые олово, кремний или титан, хлорсульфояовая кислота, олеум
и др. при взаимодействии с влагой образуют дым или туман, состоя-
состоящие из продуктов гидролиза и гидратации. Например, в результате
гидролиза четыреххлористого олова получается дым за счет гидрата
окиси олова и "жидких капелек соляной кислоты, образующихся
по реакции:
SnCl4_ + 4Н2О = Sn(OHL + 4HG1.
При этом с увеличением влаги дымообразование SnC]4 улуч-
улучшается. При распылении четыреххлористого титана в условиях 90%
относительной влажности образуется туман, который (на 26-й ми-
минуте) отвечает составу1:
Ti(OHL+*HaO + 0,5HCl.
Недостаток TiCl4 заключается в том, что его дым при низкой
влажности получается незначительным, а при высокой влажности —
недостаточно устойчивым. Оптимальной для него является средняя
влажность, при которой получается густой и устойчивый дым.
Четыреххлористые металлы образуют дымообразующие системы
и с аммиаком. Например, при взаимодействии четыреххлористого
кремния с аммиаком получается дым, повидимому. за счет образо-
зования комплексного соединения SiCl46NHn.
В присутствии влаги процесс идет по уравнению:
NHCl i Si(OH) - 4NH4C1 + SiOa + 2H2O.
-i- Si(OHL - 4NH4C1
i Журн. «Техника и вооружение», № 9, 1937.
При этом дым получается, главным образом, за счет частиц хлори-
хлористого аммония. Четыреххлористый кремний как дымообразователь
находит широкое применение в практике военно-химического дела.
Вообще следует заметить, что указанные хлориды металлов
(олова, кремния или титана) при смешении с аммиаком дают дым
более густой и устойчивый.
Из составов, идущих для снаряжения дымовых артиллерийских
снарядов, лучший дымовой аффект дает четыреххлористое олово,
хуже — остальные хлориды (TiCl4 и SiCl4).
Распыленная хлорсулъфоновая кислота при взаимодействии с вла-
влагой воздуха образует туман за счет капелек серной кислоты:
SO2OHC1 + Н2О = H2SO4 + НС1.
Хлорсульфоновая кислота обладает хорошей дымообразующей
способностью и является одним из важнейших дымообразователей.
В табл. 59 приводятся относительные данные дымообразующей
способности некоторых аэрозолей, причем дымообразующая спо-
способность фосфора принята за 100%г.
Т а б л и ц а 59
Наименование
Фосфор белый ....
Серный ангидрид . . .
Олеум . . ,
/о
100
65—75
60—70
Наименование
Четыреххлористое
олово .
Четыреххлористый
кремний ....
Четыреххлористый
титан
О'
/О
40
30—40
25—35
О других дымообразователях (хлористый аммонпй. цинковая
пыль, антрацен, нафталин и др.) будет указано ниже.
Получение дымов в результате химических реакций может быть
достигнуто и при сравнительно высоких температурах путем сжига-
сжигания дымообразующих составов. Например, состав из
нитрата калия 55%
серы 15%
реальгара 30%
дает при горении желтый дым за счет образования As.,S3. Однако
этот дым сравнительно быстро белеет, так как As2S3 на воздухе при
температуре 190° окисляется, давая белую окись мышьяка. Темпе-
Температура горения состава ~1000°.
При сжигании смеси, содержащей 1 ч. Mg -[-6 ч. КМпО4 полу-
получается зеленый дым (за счет образования К.2Мп04), а при сжигании
смеси, содержащей 1 ч. А1 + 18 ч. РЬ3О4, получается желтый дым
(окраску дает РЬО).
1 Ванин, Боевые дымы, 1935.
139
Эти дымы не являются специфическими по своей окраске. Полу-
Получение дыма желтого цвета посредством окисления соединений кад-
кадмия до коричнево-желтой окиси CdO также не дает положительных
результатов.
Американские патенты 1975099 и 1975785 указывают на следующие цвет-
цветные дымы на основе неорганических веществ:
двуокиси свинца . 50%
двухромовокислого
калия 35%
магния 15%
окиси меди . . 50%
двуокиси свинца 35%
магния • • • 15
Хороший густой дым черного цвета, а также и пламя получаются,
как упомянуто было ранее, при сжигании состава, содержащего
гексахлорэтан, порошок магния и нафталина; при этом в продуктах
сгорания образуются MgCL и сажа. Недостатком этого состава яв-
является летучесть гексахлорэтана и нафталина, а также сравнительно
низкая температура плавления смеси (температура плавления наф-
нафталина — 80°. Смесь, состоящая пз 8 в. ч. нафталина и 20 в. ч. гек-
гексахлорэтана, имеет температуру плавления 53,5°). Вместо 8 ч. наф-
нафталина можно взять 9 ч. антрацена, который замедляет горение и
сам разлагается до свободного углерода. При применении более
крупного зерна магния реакция идет медленнее. Если затруднить
приток воздуха, как это обычно устраивается для других дымовых
составов (малые отверстия в оболочке), то дым получается не черный,
а серый. Повидимому, в этих условиях антрацен не разлагается7
а улетучивается.
При горении состава, содержащего
хлората калия
нафталина
антимония
сажи
идитолового лака (сверх 100%)
61%
38%
8%
3%
8%
ИДИТОЛОтли <>gu<u чч,-,;.__
образуется черный дым за счет сгорания нафталина до свободного
углерода. Этот состав находил применение в учебных дымовых
патронах для авиабомб. Вместо хлората калия можно применять
и калиевую селитру. При этом горение состава протекает с образо-
образованием пламени.
§ 61. Составы белого дыма
Белый дым может быть получен посредством химической реак-
реакции или путем возгонки некоторых веществ.
Для получения белого дыма в ттертюд войны 1914—1918 гг- ши-
широко применялась так называедхая «смесь Бергера». В основе дымо-
140
образования этой смеси лежит реакция взаимодействия между по-
порошком цинка и четыреххлористым углеродом:
2Zn
Дым получается за счет легко летучего хлористого цинка. При-
Причем, для того чтобы выделяющийся углерод не портил цвета дыма,
стремятся окислить его путем прибавления к смеси окислителя из
числа хлоратов.
Смесь Бергера, применявшаяся французской армией, имела в первом ва-
варианте следующий состав:
четыреххлористого углерода . . . 50%
цинковой пыли 25%
окиси цинка 25%
кизельгура 5% (поглотитель CC1J
Эта смесь при горении дает сероватый дым вследствие присутствия частичек
угля. В результате усовершенствования смеси Бергера было предложено не-
несколько составов.
Например:
хлората натрия 9,0%
четыреххлористого углерода 40,0%
цинковой пыли 35,0%
окиси цинка 6,4%
кизельгура 9,6%
Введение хлората натрия обеспечило получение облака белого
цвета. Однако повышенная температура горения этого состава спо-
способствовала более быстрому рассеиванию дыма. Поэтому в целях
устранения этого недостатка окись цинка была заменена хлористым
аммонием, который понижает температуру и скорость горения ды-
дымовой смеси. Данный состав содержал:
хлората натрия 9,5%
четыреххлористого углерода 41,4%
цинковой пыли . 35,4%
хлористого аммония 10,0%
кизельгура 3,7%
Эта смесь нечувствительна к механическому воздействию, имеет
уд. вес 2,5.400 г ее сгорает примерно в течение 2 мин.
Можно указать еще на один из вариантов смеси Бергера 1:
хлората натрия 9,3%
хлористого аммония 7.0%
четыреххлористого углерода 40,8%
цинковой пыли 34,6%
углекислого магния • 8.3%
1 Г и б б с, Аорозоли, 1929.
141
Этот состав дает хорошие результаты. Английские шашки снаряжались
смесью примерно следующего состава:
40%
9%
14%
8%
29%
нитрата калия
угольного порошка
серы
борнокислого натрия
каменноугольной смолы
Необходимо отметить, что смеси типа Бергера являются нестой-
нестойкими, они легко впитывают влагу, опасны при фабрикации и хране-
хранении (могут самовоспламеняться) п к тому же эти смеси дороги.
При горении смеси Ершова следующего состава:
хлората калия 20%
угля 10%
хлористого аммония 50%
нафталина 20%
получается хороший устойчивый белый дым за счет возгонки хло-
хлористого аммония и нафталина. Смесь дает нетоксичный дым, но по
дымообразующей способности она уступает смеси Бергера. Как не-
недостаток смеси Ершова, следует отметить, ее гигроскопичность.
Белый дым за счет возгонки нафталина и хлористого аммония дают также
следующие смеси:
Смесь Санщшова
хлората калия .
нафталина . • -
березового угля
51%
41%
г о/
Смесь Горбова
хлората калия 100 в. ч.
березового угля 10 »
хлористого аммо-
аммония 35 >>
нафталина
§ 62. Получение дымов термической возгонкой органических
красителей
Метод получения цветных сигнальных дымов термической воз-
возгонкой является наиболее распространенным. Сущность этого ме-
метода заключается в том, что органический краситель под влиянием
тепла, выделяемого горящей смесью, возгоняется и дает дым харак-
характерного цвета.
В качестве горючей (двойной) смеси, которая при сгорании вы-
выделяет необходимое количество тепла, применяется смесь бертоле-
бертолетовой соли и молочного сахара. Вместо бертолетовой соли можно
применять хлораты других металлов (например NaC103), а также
перхлораты. Азотнокислые соли менее применимы. Вместо молоч-
молочного сахара можно пользоваться более дешевыми веществами
(свекловичный сахар, декотрцн, крахмал или смолы). Иногда при-
применяют несколько горючих, например, молочный сахар с добавкой
других углеводов или некоторых смол.
142
Необходимое количество бертолетовой соли и горючего вещества
определяется реакцией горения:
4КСЮ3 + C12H22On = 4KG1 + 12GO + НН3О. A)
Согласно отой реакции требуется взять:
бертолетовой соли ' <~ 39%
.молочного сахара -о 41%
Если расчет делается на образование в продуктах сгорания окиси
углерода, то в этдм случае тепла выделяется меньше, а следовательно,
и температура горения смеси будет ниже, чем при сгорании горючего
с образованием углекислого газа.
Количество красителя, необходимого для получения соответ-
соответствующего дымового эффекта, обычно определяется опытным пу-
путем. Образование в продуктах сгорания водяного пара способствует
лучшей возгонке красителя, и дым при этом получается более на-
насыщенным.
В существующих рецептах дымовых составов соотношение компо-
компонентов колеблется в следующих пределах1:
хлората калия 'Л0 +10%
молочного сахара 20 ± 5%
красителя 50 ± 10%
Количество горючей смеси определяется в зависимости от природы
входящих в состав красителей. С другой стороны, изменением со-
соотношения компонентов дымовой смеси можно регулировать скорость
возгонки красителя.
При поджигании этих дымовых составов на воздухе они сгорают
с образованием коптящего пламени. Краситель сгорает, а харак-
характерного дымового облачка не получается. Это, повидпмому, объяс-
объясняется тем, что кислород воздуха принимает участие в реакции го-
горения двойной смеси согласно уравнению:
4КС1О3 + ClaH2aOu + 6О2 = 4КС1 + 12СОа + 11Н2О. B)
Количество т^пла, выделяемого при этой реакции B). больше,
чем при реакции A), и температура реакции выше. Поэтому со-
создаются условия, благоприятствующие сгоранию красителя.
При поджигании дымового состава слабым тепловым импуль-
импульсом (например, тлеющей искрой, а не пламенем спички пли стопина)
в первое время происходит возгонка органического красителя,
а потом процесс горения настолько усиливается, что происходит
сгорание и самого красителя. При этом дымовое облачко, получае-
получаемое в начале возгонки, все же по эффекту уступает дымовому облачку,
получаемому при сгорании состава в оболочке. Таким образом, для
того чтобы получить достаточно характерный цвет дыма с макси-
1 Л. Л. Ш и д л о в с к и й и Н. Ф. Ж и р о в, Пиротехния, конспект
лекций, 11*36.
мальным количеством возгоняемого красителя, необходимо дымо-
дымовые составы сжигать в оболочке, имеющей отверстия для выхода
продуктов сгорания и возгоняемого красителя. Применение подоб-
подобной оболочки затрудняет доступ воздуха в сферу реакции горения
дымовой смеси.
Так как температура горения хлоратных дымовых составов
(800—1200°) значительно выше температуры возгонки красителей
B00—400°), то необходимо создавать условия для быстрой возгонки
красителя. Чем быстрее образуются газы от горючей смеси KC103-f
-fcaxap, тем возгонка будет происходить энергичнее, а следова-
следовательно, меньшее количество красителя успеет подвергнуться раз-
разложению или сгоранию.
Кроме того, температуру горения смеси можно понизить путем
увеличения процентного содержания красителя, уменьшения дымо-
дымообразующей поверхности- и введения специальных добавок, напри-
например, NHC1, (NH4JCO3 и др.
§ 63. Красители, применяемые в сигнальных дымах
Красители, применяемые в цветных дымовых составах, должны
удовлетворять следующим требованиям. Во-первых, они должны
при нагревании хорошо возгоняться, при этом пары их должны
быть окрашены в характерный цвет (красный, желтый, зеленый,
сяний). Во-вторых, возгонка основной массы красителя должна
протекать без разложения его.
Из органических красителей, возгоняющихся и дающих хорошую
окраску дыма, находит применение сравнительно ограниченное число.
Это объясняется тем, что многие органические красители плохо воз-
возгоняются или являются недостаточно стойкими к нагреванию,
вследствие чего они быстро разлагаются.
Для получения сигнальных дымов применяются следующие ор-
органические красители:
а) Для красного дыма
С1
(C2H5JN/V 4/4|N(C2H5J.
1.РоДамин Б
'Ncooh
й] красный дым. Он
в эфире.
1 Качественная характеристика растворимости в органи
а-чячг. упоминаемых в этом разделе красителей, была паре;
их растворн-
144
ОН
2. Паратонер
(р-нитробепзол-аоо -
р-нафтол)
;— i\ = N _
\
¦\
\
Паратонер (по внешнему виду — красный порошок) при вол-
гонке дает яркокрасный дым.
ОН
ртг /
¦1. Судан-IV 3\
Судан-IV хорошо возгоняется до температуры 250°, а при тем-
температуре 270° начинает разлагаться. Так как этот краситель чув-
чувствителен к тепловому воздействию, то для него необходимы условия
быстрой возгонкд. По окраске судан-IV несколько уступает рода-
родамину Б.
Судан-IV в воде не растворяется, а в спирте, эфире и четырех-
хлористом углероде растворяется.
ОН
ч. лшрооранж
(бензолазооксинафталин или
бензол-азо-^-нафтол)
V
\
при возгонке дает дым красно-оранжевого цвета. Начинает возго-
возгоняться при температуре 150°, а при температуре 275° разложения
еще не наблюдается. Опыты показали необходимость быстрой воз-
возгонки этого красителя.
Жпрооранж в воде нерастворим, растворяется в спирте, эфире
и четыреххлористом углероде.
1. А ура мин
б) Для желтого дыма
у I!
NH
\
\.
N(CH3J • НС1
хорошо возгоняется, давая густой желтый дым. По внешнему виду —
порошок желтого цвета, с температурой плавления 136°. В холод-
ной воде растворим плохо, легче в горячей воде, растворим в спирте,
эфире и четыреххлористом углероде.
2. Хризоидпн
(бензол-азо-т-фенилендиа-
мин)
Пиротехнпя—1044—10
NH.
145
при возгонке дает оранжевый дым. По внешнему виду — красно-
бурый порошок с температурой плавления 117°. Растворяется
в воде, спирте, эфире, незначительно в четыреххлористом углероде.
в) Для синего дыма
I. И н д и г о
со
NH
,со
\\Н'
\/
2. Метиленовая голубая
дает при возгонке достаточно густой синий дым. Хорошо растворяется
в воде и в спирте, в эфире и четыреххлористом углероде не раст-
растворяется. ,
Метиленовая голубая с хлористым цинком дает комплексное
соединение, в котором на 2 молекулы метиленов'ой голубой приходится
1. молекула ZnCU.
г) 3 е л е н ы й ды м получается ;п счет одновременной воз-
возгонки двух красителей, один из которых при возгонке дает синий
дым, а другой — желтый. Например, при возгонке смеси индиго
и аурамина образуется дым зеленого цвета.
Следует отметить, что температура возгонки красителей по срав-
сравнению о температурой, развиваемой горючей смесью, сравнительно
невысока. Данные о температурах возгонки некоторых красителей
приведены выше.
Температура возгонки родамина, паратонера, аурампна порядка
200—300°, индиго 340—360°. Так как температуры возгонки и раз-
разложения очень близки, то выгоднее создавать условия быстрой воз-
возгонки.
§ 64. Зависимость возгонки красителей от их строения
В результате большого количества опытов1 было установлено.
что по строению красителя можно судить о его способности к воз-
возгонке.
А.
лекций, 1930.
1.46
„ П. ф7жТ7°~и' Ниротехнин, конспект
Испытание на способность красителя к возгонке можно осуще-
осуществить при помощи простых проб. Первая проба заключается в том,
что пробирку с небольшим количеством краски подвергают легкому
нагреванию. Если краска показывает признаки возгонки, то она
может оказаться пригодной, если же краска плавится задолго до
появления паров или разбухает и разлагается, то она окажется не-
непригодной для дымовых составов. Другая проба испытания краси-
красителя на возгонку состоит в том, что небольшое количество краски
помещается в тигель, нагретый до температуры 400—600°. Появле-
Появление при этом окрашенных паров будет указывать на способность
красителя к возгонке. Следует, однако, заметить, что не все краси-
красители, выдержавшие это испытание, успешно возгоняются при горе-
нпп дымового состава. Но вместе с этим не выдержавшие этого испы-
испытания краски не могут быть пригодными для целей дневной сигна-
сигнализации.
В результате исследований выяснилось, что возгонке красите-
красителей препятствует наличие в красителе следующих химических групп:
1. Сульфогруппы в виде SO3H или SO3Na(SO3K). Например,
нитроаминобензол
при слабом
нагревании дает
ХН.>
пары желтого цвета, а сульфонитроаминобеязол
SO,H
даже
NO.,
при сильном нагревании не дает окрашенных паров п разлагается
с повышением температуры.
2. Бензидиновой группировки N--
3. Группы ОМс (где Me обозначает металл) в бензольном кольце-
4. Сульфидной группы (сернистые краски, получаемые сплавле"
нием органических веществ с серой или сернистым натрием).
Кроме того, замечено, что с усложнением молекулы красителя
уменьшается его способность к возгонке. Например, ализарин
СО ОН
при возгонке дает яркожелтый дым, в то время как
ализарин коричневый R не возгоняется.
147
\
Трифенилметановые красители (например трифеиилметан
/\
] i
/ GH ) в большинстве случаев не возгоняются или же в на-
/
чале дают.1 яркий дым. а затем, разлагаясь, выделяют белый дым.
Указанные красители являются нестойкими к тепловому воздей-
воздействию. ч
Хорошие цветные дымы получаются при возгонке ароматиче-
ароматических соединений ряда бензола, содержащих одновременно нитро-
(NO>) и амино-(!Шо) группы. Например, желтый дым получается
при возгонке ортонитроанилпна
. При возгонке парани-
троанилина NO2(^ /NH3 получается бледножелтый дым.
При возгонке нитроаминосоедпнений получаются дымы лишь
;келтого цвета- Возгонкой азосоедпнений можно получать дымы раз-
различной окраски. Например, бензолазоаминобензол (аминоазобен-
зол) *
V (
N
при
возгонке дает дым желтого цвета,
ирооранж (бензолазоокеннафталин или бензол-азо-^-наф
тол)
возго д
Жирооранж (б
\
,__N =iN—:
ОН
N0.,'
__ \ = N —
\
/
который при возгонке дает дым красного цвета.
148
§ 65. Зависимость дымового эффекта от устройства оболочки
Ранее было указано, что дымовая смесь при свободном доступе
воздуха сгорает с образованием пламени, между тем как та же ды-
дымовая смесь, заключенная в оболочку с отверстиями, дает требуемый
дымовой эффект. Оболочки могут быть металлическими:, картонными,
бумажными или из другого материала. В зависимости от размера
и числа отверстий в оболочке дымовой эффект с точки зрения цвета
и полноты возгонки красителя получается различным. Если отвер-
отверстия в оболочке велики или их очень много, то сгорание смеси в этом
случае будет происходить при слишком большом притоке воздуха,
и следовательно, получится пламя без всякого дыма. Опытами было
установлено, что для сравнительно медленной возгонкя красителя
диаметр выходного отверстия в оболочке должен быть равен около
3 мм. При меньших размерах выходных отверстий получается слиш-
слишком мало дыма. С другой стороны, частички красителя при прохо-
прохождении через значительный слой шлака разлагаются. Поэтому ча-
частицы дымовой смеси должны находиться на расстоянии не более
35—40 мм от ближайшего выходного отверстия.
Если оболочка снаряжается дымовым составом в виде гзерен-
гранулей размером 2—3 мм, то в этом случае сгорание происходит
быстрее, нежели сгорание дымовой смеси в виде порошка. Свобод-
Свободные пространства между зернами способствуют воспламенению всей
смеси почти одновременно, и процесс дымообразования может за-
закончиться в течение 1—2 сек. В этом случае количество выходных
отверстий в оболочке должно быть достаточным для того, чтобы
обеспечить возгонку основной массы красителя.
В заключение следовало бы отметить, что вопрос для дымовых
составов о качестве и устройстве оболочек подлежит дальнейшему
всестороннему изучению.
§ 66. Рецепты дымовых составов
В ншкепомещаемой таблице приводятся рецепты американских
дымовых составов1.
Таб л и ца 60
Рецепты американских дымовых составов
Цвет дыма
Красный
Оранжевый . . ¦ .
Желтый
Зеленый
Синий
КСЮа
Молоч-
Молочный
сахар
Красный
парани-
троани-
троанилин
Хризо-
IIДП Н
оранже-
оранжевый
Желтый
аурямин
содержание, %
15
25
33
33
35
20
30
24
2fi
25
1
65 —
45
!> 34
Сиитети
ческип
ИНДИГО
•2t;
40
1 Библиографический бюллетень военно-производетпенной информации
№ 6 «151, 1935.
20%
20%
60%
Равномерность горения дымовых составов обеспечивается по-
помощью кизельгура. В качестве восплахменителыюго состава служит
смесь железного порошка G в. ч.) и перманганата калия (8 в. ч.).
Для составов красного и желтого дымов может быть применена
воспламенительная смесъ, состоящая из хлората калия и измельчен-
измельченного древесного угля или из дымного пороха и декстрина.
По литературным данным, указанные рецепты считаются наи-
наилучшими. Следует, однако, заметить, что качество дыма в большой
степени зависит от характера и устройства оболочки и метода снаря-
v кення.
Смесь красного дыма содержит большое количество красителя.
При горении она дает очень хороший, большого объема, густой дым.
Смесь горит со скоростью около 1 мм/сек. Для гранат и патронов
может быть применена более активная смесь, содержащая:
хлората калия 90%
молочного сахара
паранитроанилиновоп красной
Скорость горения этой смеси несколько больше; каждая частица
смеси не должна быть удалена от выходных отверстий более, чем
на 13 ,мм.
Смесь оранжевого дыма, хотя и дает хороший результат, имеет,
однако, тот недостаток, что краситель легко плавится, в результате
чего получается неравномерное горение смеси. При прибавлении
к смеси кизельгура часть расплавленного красителя поглощается,
масса становится более пористой, и поэтому дым вместе с продуктами
горения имеет свободный выход.
Состав желтого дыма на одном аурамине дает несколько зелено-
зеленоватый оттенок. Для устранения этого оттенка к аурамииу прибав-
прибавляют хризоидии — краситель оранжевого цвета. Указанный в таб-
таблице рецепт желтого дыма дает хороший, насыщенный дым. Этот
. состав по качеству превосходит состав желтого дыма, содержащий
реальгар. Так как смесь содержит сравнительно большое количе-
количество хлората, то она сгорает быстрее (около 1,5 мм/сек), нежели смесь
красного дыма. Подобная смесь рекомендуется для снаряжения пат-
патронов, ружейных гранат и гильз оолрдного калибра (ракет).
В составе зеленого дыма применяются два красителя, так как
опыты по применению одних красителей зеленого цвета не дали
положительных результатов. В случае применения нескольких кра-
красителей п дымовых составах необходимо, чтобы температуры воз-
возгонки их существенно не отличались. Только при этом условии
можно обеспечить одновременную возгонку красителей.
В отношении рецептов синего дыма следует отметить, что составы,
содержащие индиго, дают лучшие результаты, чем дымовые составы
с метиленовой синей и другими голубыми красителями.
В табл. 61 приводятся некоторые другие известные из литературы
рецепты дымовых составов1.
1 Журц. «Техника н вооружение», -V» '¦*>,
Таблица 61
Наименование
компонентов
Красный
дым
Желтый
дым
Зеленый
дым
о 3
Хлорат калия 21
Сахар молочный ...
Снхар свекловичный . • 28
Родамин 1.1
Паратонер 31
Хризондин
Аурамин —
Индиго
Метиленовая синь ... —
Диметил хризоидип . . —
35
25
40
34 | 31 I 30 I 34
25 ! — | 20 | 25
— ! 13 , -
41.
10
40
56 —
25
35
12 —
28 ¦ —
— 60
11
14
75
Из рецептов дымовых составов, содержащих окислителей-нитра-
окислителей-нитратов, можно отметить следующие1:
Т а б л и ц а 62
Наименование
компонентов
Красный
дым
Желтый
дым
Нитрат натрия ... 25
Нитрат калия ...
Родамин ; 40
Аурамин —
Сернистый мышьяк . —
Опилки древесные . | 35
20 ' —
- j 40
зо 3:{
50 < —
Составы с применением нитрата натрия являются гигроскопич-
гигроскопичными.
1 «Пиротехшт», сборн. перев. ст., № 2, ВХНИИ, ю:?г>.
Г Л А В Л IX
РЕАКТИВНЫЕ СОСТАВЫ
§ 67. Общие сведения о реактивных составах
Реактивными называются такие составы, которые'при горении
дают большое количество газов, способных совершать работу. При-
Применяются они обычно для снаряжения движущихся пиротехниче-
пиротехнических изделий: ракет, китайских колес и т. п. Реактивные составы
называют также динамическими.
К реактивным составам предъявляются следующие требования:
во-первых, горение их должно происходить с определенной ско-
скоростью; во-вторых, в результате горения должно образовываться до-
достаточное количество нагретых газов; в-третьих, в результате горе-
горения они должны оставлять наименьшее количество и возможно более
легкого и рыхлого шлака, легко выбрасываемого из оболочек силой
образующихся газов. Если шлак будет получаться плотным и вяз-
кпм, то он плохо будет выбрасываться или даже совсем не будет
выбрасываться из гильз, в результате чего отверстия для выхода
газа могут заполниться шлаками, что может привести в конечном
счете к разрыву самой оболочки.
Указанным выше требованиям удовлетворяет бездымный порох,
пороховая мякоть и др. Мы ограничимся характеристикой порохо-
пороховой мякоти, находящей широкое применение, главным образом,
в фейерверочных изделиях.
Сама пороховая мякоть настолько быстро сгорает, что образую-
образующиеся газы не успевают выйти из отверстия оболочки. Вследствие
лтого образуется сильное давление, и оболочка разрывается, что очень
часто наблюдается при применении оболочек крупного калибра.
Ослабить действие пороховой мякоти, т. е. уменьшить скорость
ее горения, можно следующим образом:
а) увеличением плотности пороховой мякоти;
б) введением дополнительного горючего вещества, содержащего
углерод;
в) введением негорючего вещества;
г) добавлением к пороховой мякоти какой-нибудь двойной или
тройной плохо горящей смесп.
Уменьшение скорости горения пороховой мякоти путем увели-
увеличения плотности возможно только до известного предела, дальше
которого скорость горения становится постоянной
несмотря на дальнейшее увеличение плотности
пороховой мякоти. Этот способ может быть при-
применен только при незначительном количестве
пороховой мякоти, как, например, в изделиях
небольшого калибра; для изделий же крупного
калибра он оказывается мало пригодным, так как
поверхность горения состава в них остается зна-
значительной.
При введении в цороховую мякоть горючего
вещества (угля) реакция горения протекает с
меньшим выделением тепла, потому что вместо
углекислого газа при этом получается окись
углерода (теплота образования СО2—94,3 Нал,
СО — 26 Кал). Такое же влияние на горение поро-
пороховой мякоти оказывает и прибавка плохо го-
горящей смеси.
Скорость горения и сила состава зависят от
количества прибавленного к пороховой мякоти
вещества, например, угля или медленно горящей
смеси. Чем больше это количество, тем состав
сгорает- медленнее, и наоборот. Пользуясь этим
свойством пороховой мякоти, можно получить
ряд составов, отличающихся друг от друга как
по скорости горения, так и по характеру дей-
ствпя.
Для замедления горенпя пороховой мякоти
находят применение: мелкпй и крупный уголь,
а такжз различной величины опилки железа,
чугуна, стали, меди, цинка, алюминия и др.
В качестве медленно горящей двойной смеси
может употребляться смесь нитрата калия и
серы.
Если реактивные составы при горении дают
искры, то их называют] искристыми.
§ 68. Пиротехнические изделия с реактивными
составами
Прежде чем перейти к вопросу образования
реактивных составов, необходимо остановиться
на тех изделиях в которых они применяются.
а) Ракета (фиг. 17) состоит из толстой
бумажной или железной гильзы 1, плотно наби-
набитой составом J; по оси гильзы в составе имеется
канал '-. называемый ракетным каналом. Гильза
должна быть прочной, так как в противном слу-
случае сильное давление газов может привести
<3v и. :¦
m
..¦'I
Фиг- !"• Ракета-
1—корпус ракеты,
2—конус (свобод-
(свободное пространство).
,3—реактивный Со-
Состав, ^—деревян-
^—деревянная пробка с от-
отверстием или гли-
глина. J—глухой со-
состав. О—звездкн,
Г—стопин, 5—ста-
5—стабилизатор (хвост
ранеты)-
$--3
к раууыку ее тз начале полета. Внутренний диаметр гильзы обычно
от 9 до 30 мм. однако, могут быть п ракеты со значительно боль-
большим диаметром. Гильзы боевых ракет изготовляются из железа.
Дли ооргитнаншг канала применяется стержень длиной в 6,5
калпброн и с диаметрами оснований в 0,4 и 0,2 ка-
калибра. Диаметр выходного отверстия для газов дол-
должен быть около 0/fc 1алибра.
В верхней части гильзы, над составом 3, поме-
помещается деревянная илп глиняная пробка с отверстием,
выше которого располагается «глухой» состав 5. В го-
головной части ракеты помещаются звездки 6. Чтобы
придать ракете правильный полет, к ней сбоку при-
прикрепляют легкий, прямой деревянный шест длиной в
20—30 калибров, называемый ракетным хвостом 8.
После воспламенения реактивного состава стопином
ракета взлетает. При горении состава получается
s большое количество искр, образующих красивую- огне-
огневую ленту. На высшей точке полета загораются звезд-
ки, швермеры или другие изделия, которые выбрасы-
выбрасываются из головной части ракеты.
Щ вермер (змейка, шутиха) представляет собой неболь-
небольшое изделие, имеющее одинаковое устройство с ракетами, но
без хвоста. Внутренний диаметр швермера 4—13 мм. При горе-
горении в воздухе швермеры описывают змеевидные огненные линии.
б) Ф о и т аи (фиг. Ш состоит из бумажной гильзы 2,
заполненной быстрого ряпкш составом 2. Внутренний диаме*тр
гндьчы от К) до 13 мм, длина 100—210 мм (ббльшая длина для
Фонтан, гнльу меньшего размера)- Размер выходного отверстия не более
о,25 размера внутреннего диаметра гильзы. При горении
фонтана черен цилиндрическое отверстие S выбрасывается струя искр, подни-
поднимающихся на большую высоту и напоминающих собой водяной фонтан.
Подоиио фонтанам устраиваются фороы, отличающиеся от первых только
меньшей величиной п некоторым разнообразием составов.
(риг
Фонтан.
' 3
2
Фиг-
Китайское колесо-
в) К и т а Г) с к о е к о л ecu пли саксонское солнце (фиг. 19) состоит
\\.\ бумажной гильзы 1, снаряженной реактивным составом 2 и плотно закрытой
•; обоих концов. Внутренний диаметр гильз IS—21 .tut, длина около 310—:i40 мм.
Для выхода газов и искр на боковых сторонах двух противоположных концов
гильзы сделаны небольшие отверстия 3. В центре гильзы, заполненном dyxott
глиной J, имеется отверстие ¦.{, через которое вставляется стержень (например
•гвоздь), прикрепляемый к вертикальной стойке в горизонтальном положении-
При ноепламенешш состава помошью стопина китайское колесо от давления
г ало в. выходящих ип двух боковых отверстий, приводится в быстрое вращение
(подобно С.егиерпву колесу), а искры образуют огненное кольцо.
В концах гильзы находится некоторое количество глины, для того чтобы
они не могли обгореть.
г) Ж а в о р о и о к, вихрь или турбилион (фиг. 20) по устройству подо-
подобен китайскому колесу и отличается от него лишь тем, что кроме двух край-
крайних «вращающих» отверстий 1 он имеет еще «подъемные» отверстия 2, распо-
расположенные вдоль гильзы снизу в направлении, перпендикулярном плоскости
прдщаюших отверстий. У жаворонков малой величины с внутренним диаметром
Ю—18 мм имеются два подъемных отверстия, у жаворонков средней величины
A8—23 мм) — четырз, а у больших жаворонков C0 мм-) —шесть отверстий.
Длина гильз от 100 до 420 мм.
Для обеспечения правильности полета при-
прикрепляют оо стороны подъемных отверстий тон-
тонкую дошечку 3, имеющую длину и ширину,
одинаковые с гильзой жаворонка.
Для приведения в действие жаворонок
насаживается на вбитый в кол железный стер-
/кець так. что центральное отверстие располо-
Лч'оно в плоскости подъемных отверстий- При
поджигании боковых отверстий 1 жаворонок
получает быстрое вращательное движение, по-
подобно китайскому колесу. После того как огонь
доходит до нижних отверстий 2, жаворонок
начинает подниматься вверх, сохраняя в то же
время вращательное движение- При полете жа-
жаворонка искры, выбрасываемые из боковых
отверстий, напоминают крылья, а широкий
огненшлй столб, выходящий из подъемных отверстий, напоминает хвост. Таким
'образом огненная фигура в целом напоминает полет птицы.
ж) К в е к а р ь, или квакун (фиг. 21) прздетавляет собой гильзу 1 с од-
одним отверстием 2, наполненную составом 3, между слоями которого всыпается
немного дымного пороха 4.
©
V/
2
Фиг- 20. Жаворонок.
Фиг- 21.'-Квекарь.
Внутренний диаметр гильзы от 8 до 20 мм, длина 100—300 мм. Квекарь
поджигается стопииовым проводом, вставленным в отверстие диаметром 2—7 .н.»_
и )а ручку -> бросается в воду.' На воде он горит, погружаясь в нее по време-
временам, а гз конце горания он разрывается с сильным звуком-
§ 69. Реактивные составы, содержащие уголь и металлические
спилки
Выше было указано, что для замедления горения пороховой
мякоти к ней добавляют уголь или различные металлические опилки.
Количество угля, добавляемого к пороховой мякоти, зависит от
"требуемой скорости горения и силы состава. Чем больше будет приба-
влено угля, тем скорость горения и сила состава будут меньше. Наи-
большеоколпчество угля, которое практически добавляется к порохо-
пороховой мякоти для сгорания с преимущественным образованием окиси
;углерода, должно быть не более того количества угля, которое, со-
держится в самой мякоти. Так, например, еслд в 100 ч. пороховой
мякоти заключается 13 ч. угля, то для превращения его при горении
в окись углерода следует добавить еще 13 ч. угля. При добавлении.
большего количества угля он полностью не сгорит за счет кислорода
селитры, и. при этом будет получаться искренне.
Способ образования ре активных составов с углем заключается
в следующем. К стандартным навескам пороховой мякоти посте-
постепенно прибавляют до 40 ч. угля. Таким образом получается ряд -
таких составов, которые употребляются для снаряжения пиротехни-
пиротехнических изделии различной величины: ракет, форсов, китайских
колес и т. п.
Для того чтобы состав давал искры, необходимо применять
уголь крупный и притом приготовленный из крепкой породы дерева
(дуб, бук и пр.)- Так как крупный уголь плохо смешивается с поро-
пороховой мякотью, а следовательно, замедление горения будет не-
недостаточным, то часть крупного угля заменяют мелким углем. По-
Последний предварительно смешпвают с пороховой мякотью, а по-
потом к полученной смеси добавляют крупный уголь. Мелкий уголь
должен проходить через сито, имеющее 100, а крупный—'через
сито, имеющее 8—12 отверстий в линейном сантиметре.
В зависимости от требуемой силы реактивные составы могут быть
трех сортов: сильные, средние и слабые.
Сильные составы употребляются для швермеров и форсов, сред-
средние — для китайских колес, жаворонков и квекарей, а слабые —
только для ракет. * ¦
Опытом установлено, что в зависимости от калибра изделия
количество крупного угля следует вводить согласно следующей
эмпирической формуле:
где с — количество угля на 113 в. ч. реактивного состава A00 ч.
пороховой мякоти и 13 ч. мелкого угля);
К — копфшщент, зависящий от сорта состава;
О — внутренний диаметр гильзы, мм.
Значение К для сильных составов принимается равным 0.2,
для средних равным 0,3, для слабых равным 0,4.
Реактивные составы с углем имеют следующие недостатки. Во-
первых, вследствие гигроскопичности угля составы с течением вре-
времени поглощают влагу, в результате чего сила пх значительно умень-
уменьшается. Во-вторых, по причине упругости угля трудно получить
надлежащую плотность состава, вследствие чего он во время пере-
перевозки может расслаиваться до такой степени, что при зажигании
изделия последнее может разорваться.
Кроме угля в реактивных составах широко применяются метал-
металлические опилки. Опилки в реакции горения состава не принимают
участия, они лишь под влиянием высокой температуры раскаляются
и, будучи выброшенными из гильзы, сгорают за счет кислорода воз-
воздуха с образованием ярких искр. Для получения искр необходимы
150.
опилки из таких металлов, которые не могут плавиться в условиях
горения-состава. Самые блестящие искры дают стальные, затем,
железные и чугунныз опилки.
Лучшими для получения искр из металлических опилок считаются
составы пороховой мякоти с небольшой добавкой смеси нитрата
калия п серы. Одна пороховая мякоть не употребляется, так как она
сгорает и выбрасывает опилки так быстро, что не успевает довести
пх до раскаленного состояния. Количество металлических опилок,
прибавляемое к составам, зависит от того, какую скорость горения
и силу состава желают получить. Однако чем больше в составе
опилок, тем сила его будет меньше.
Для получения одинаковой силы составов с углем и опилками
необходимо, как ото установлено практикой, к одному п тому же
количеству пороховой мякоти добавлять опилок почти в два раза
больше, чем угля. Более красивые искры в виде ярко блестящих звез-
звездочек получаются при применении тонких стружек или мелко из-
изрезанной тонкой стальной проволоки.
Если к пороховой мякоти добавлять одновременно опилок и
угля, то искры получаются розовыми от горения угля и ярко бле-
блестящими от горения металлических опилок. Лучший состав с двух-
двухцветной лентой образуется в том случае, когда в составе половина
крупного угля заменяется опилками. Такого рода составы употреб-
употребляются для ракет, форсов, китайских колес и т. п.
Таким образом получаются следующие реактивные еоетавы:
1. С крупным углем:
пороховой мякоти 100 в. ч.
угля мелкого 13 >> » •
угля крупного с = К - D.
1. С металлическими опилками:
пороховой мякоти 100 в. ч-
угля мелкого 13 >> >>
опилок черных металлов М = 1К ¦ D.
::. С крупным углем и опилками:
пороховой мякоти 100 в. ч.
угля мелкого 13 >> <>
угля крупного с = 0, SK - Ъ
опилок черных металлов М =К • D,
где К — коэфициент, зависящий от сорта состава;
D — внутренний диаметр гильзы, мм.
Кроме пороховой мякоти основанием реактивного состава может
служить двойная смесь нитрата калия с углем.
2!<л\О3 + 4G = ЗСО + К2СО3 + \.
Эта смесь горит довольно быстро, но медленнее пороховой мякоти.
В самостоятельном виде она употребляется лишь для снаряжения
157
изделий самых малых калибров. Для применения в больших калиб-
калибрах смесь ослабляют путем введения в нее крупного угля или ме-
металлических опилок. Количество этих веществ на 100 в. ч. нитрата
калия и угля берется в два раза меньше, чем в случае применения
пороховой мякоти.
Подобные составы применяются для тех же пиротехнических
изделий, основанием которых является пороховая мякоть.
§ 70. Реактивные составы с медленно горящей смесью
Выше памп было указано, что в качестве замедлителя горения
пороховой мякоти применяется двойная смесыштрата калия и серы.
Составление '.mix рецептов основано на учете различных скоростей
горения пороховой мякоти п смеси нитрата калия и серы. Порохо-*
вая мякоть горит очень быстро, а смесь нитрата калия и. серы, на-
наоборот, является негорючей. Если брать эту смесь в различных со-
соотношениях с пороховой мякотью, то можно получить целый ряд
составов, которые будут отличаться друг от друга как по силе.
так и по скорости горения. Само собой разумеется, что чем больше
будет в реактивном составе пороховой мякоти, тем состав будет сго-
сгорать быстрее, а следовательно, и действие его будет сильнее.
Если взять 100 в. ч. любого состава, полученного смешением пороховой
мякоти, и диодной снеси, то при разложении на составные части окажется,
что в каждом составе независимо от взятого соотношения смеси будет заклю-
заключаться 75 ч- нитрата калия и 25 ч. серы вместе с углем. Это объясняется тем,
что по мере увеличения в составе нитрата калия + серы количество серы в нем
будет увеличиваться, а количество угля настолько же будет уменьшаться,
что и видно из табл.«63.
Т а б л и ц а 63 Соотношения нитрата
калия и серы подсчитаны,
исходя из предположитель-
предположительного уравнения реакции,
горения:
24%
Соотношение
смесей в составах
Соотношение компонентов
н составах
76%
На практике берут со-
соотношение нитрата калия
и серы 75 : 25.
Из таблицы видно, что
но мере увеличения в- со-
составе количества смеси ни-
нитрата калия -г сера на
каждые 10% количество
серы в нем увеличивается.
а количество \у:\н уменьшается на постоянное число — 1,3.
Этот коуфициеит может изменяться в зависимости от соотношения и ре-
рецепта нзнтых смесей. Например, если взять пороховую мякоть рецепта: 75 ч.
нитрата налип, l<i ч. серы, 15 ч. угля, то коэфициент будет равен не 1,3, а 1,5.
По количеству угля можно судить it о силе состава- Чем больше в составе
угля, тем он сильнее, и наоборот. Для того чтобы состав горел, угля должно
»">ыть в нем не менее 1%.
В табл. 64 приводятся составы в порядке постепенного уменьшения их
силы, причем в расчет принят указанный выше рецепт пороховой мякоти.
Таблица 64
100
1N.5
93.5
00.0
«6.5
83.5
so
•
5 4-
о ее
и*
§ ? Ь
„_
3,5
6,5
1.0
13,5
16,5
20
Г"
-, о
15
14.5
14,0
1.3,5
13.0
12,5
12,0
поро-
пороги
о 2
Э ? '
б* К
Я о
76.5
73,5
71)
66,5
Ь3,о
60
56,5
-г
si
ч &-
^ Р1 V
О jj- ,
23,5
26,5
30
33,5
36,5
40
43,5
Г4
-.о
с-
11,5
1.1,0
10,5
10
0,5
8,5
с р
о S
25 —
Г" W
|-
о р
53,5
50
46,5
43,5
40
36.3
33,5
S — сГ
^ i—
46.5
50
53.5
56.5
f.l»
63.5
66?5
=?
8
7,5
<
6,5
* 6
5.5
5
Для больших изделий рекомендуется применять сравнительно слабы
составы, а для малых — сильные. Все составы с содержанием угля 15—/:5%
могут быть употреблены для изделий от самых малых калибров до изделий
о внутрэнним диаметром 18 мм. Составы же с содержанием угля от 7,5 до 5%
могут служить для приготовления ракет, форсов и других изделий внутрен-
внутреннего диаметра от 23 до 75 мм и более. Вместе' с этим следует отметить, что все
составы, содержащие менее 5% угля, горят довольно медленно и дают белое
пламя. Поэтому подобные составы обычно находят применение-для приготов-
приготовления звездок, фальшфейеров и прочих изделий, которые при горении должны
давать пламя- При добавлении к таким составам солей натрия пламя их окра-
ишпается в желтый цвет. Добавка антимония или реальгара окрашивает пламя
в ярко белый цвет.
Составы со смесью нитрата калия и серы применяются для ра-
ракет сравнительно редко, так как они дают короткую ленту.
§ 72. Рецепты реактивных составов
Ниже приводим рецепты реактивных составов, заимствованные
из книги Демидова, Образование пиротехнических составов. 1934.
Т а ¦". л п ц а 65
Внутренний
диаметр изде-
изделия, мм
311
Составные часта, и. ч.
10
1 Гороховой мякоти
Угля мелкого
Угля крупного (с -_: К . [) А (),2 /))
100
13
6
100
13
0
НИ)
13
4
to 1 13
(Си. npoOo.:?<C4itc)
II роде л ж. табл. 65
Внутренний ¦
диаметр но- \
делил, мм '
Пороховой мякоти
Угля мелкого . .
Опилок железных
С о с т и в ы с у г л е м и опилка ми
Далее приводим рецепты составов Ф. В. Степанова1 для ракет
различного калибра.
Таблица 66
Таблица составов для ракет
Пороховой мякоти ! 100
Угля мелкого 13
Угля крупного ... I -20
Если желают получить состав, дающий брильянтовую ленту,
то вместо крупного угля следует взять железные, стальные или чу-
чугунные опилки по весу в два раза больше против количества угля.
Иногда приготовляют состав, дающий двухцветную ленту, которая
образуется в том случае, если в составы вместе с крупным углем
входят и металлические опплкп. Опыты показывают, что лучшими
составами являются те, в которых количество крупного угля умень-
уменьшено наполовину.
За неимением готовой пороховой мякоти состав можно приго-
приготовить из отдельных компонентов, т. е. из нитрата калия, угля и
горы, взятых в таком же соотношении, в котором они находятся
п основном ракетном составе. После тщательного смешения этих
компонентов добавляют крупный уголь. Однако приготовленные
таким путем составы оказываются несколько слабее составов на по-
пороховой мякоти.
1 Рецепты взяты по книги Ф. В. Степанова, Ппротехния,
1G0
ш
Для ракет вместо вышеуказанных рецептов можно применять
составы, основанием которых является двойная смесь нитрата ка-
калия — уголь в соотношении 81 : 19. Эта смесь ослабляется за счет
добавки в нее крупного угля или металлических опилок..
Таблица 67
Рецепты составов со смесью нитрата калия с углем (81 : 19)
Внутренний диаметр
"^^-^ гильзы, мм
Составные части, в. ч.
50
40
30
25
20
15
13
Составы с углем
Нитрат калия -f- уголь
Уголь крупный . . .
Составы
Нитрат калия -f- уголь ( j 100
Опилки железные ...'....
100
10
100
8
100
6
с опилками
100
20
100
16
100
12 1
100
5
,100
10
100
4
100 !
8 !
100
3
100
6
Составы с углем и опилками
Нитрат калия -f уголь
Уголь крупный . . . ,
Опилки металлические
100
5
10
100
4
8
100
3
6
100
.2,5
5
100
2
4
100
1,5
3
100
2,5
100
5
100
1.25
2,5
В заключение следует отметить, что при пуске ракет иногда
имеют место случаи их разрыва. Это объясняется отчасти тем, что
составы, содержащие смесь нитрата калия с серой, при горении дают
сравнительно большое количество вязких шлаков, которые заку-
закупоривают выходное отверстие для газов. Кроме того, при хране-
хранении может происходить высыхание состава, вследствие чего могут
образоваться поры или даже трещины, которые увеличивают горя-
горящую поверхность состава. Р1аличие в составе избыточного количе-
количества влаги также способствует скоплению шлаков в выходном от-
отверстии ракеты. Для того чтобы составы не подвергались влиянию
переменной влажности, рекомендуется снаряжать ракеты неза-
незадолго до их применения.
Пиротехния—1044—11
161
Г Л Л В А X
ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА И СОСТАВЫ
§ 73. Воспламенительные средства, их назначение и применение
Из средств воспламенения в пиротехнтга находят применение
стопин, бикфордов шнур, фитильЪ палительная свеча. Остановимся
вкратце на характеристике каждого из них.
1. Стопин
Стопин состоит из пучка хлопчатобумажных ниток, пропитывае-
пропитываемых сначала раствором нитрата калия, а затем жидкой массой,
состоящей из пороховой мякоти и гумми-арабика. .Стопин приго-
приготовляют следующим образом. Хлопчатобумажные нити наматывают
на рамы так, чтобы получилась ленточка, шириной в 2,5—3 !to,w,
на что требуется (в зависимости от заданной толщины) 3—8 нитей'.
Снятые с рам мотки в виде кругообразных или крестообразных слоев
погружают в фарфоровую чашку с 25% раствором нитрата калия.
Количество раствора должно быть по весу в четыре раза больше
веса загружаемой пряжи. По истечении двух часов нптки отжи-
отжимаются и высушиваются на рамах при температуре 25—30%. Сушка
продолжается 2—3 часа, — до тех пор, пока не удалится избыточная
влага. После этого нитки пропитываются тестом, состоящим из 12 ч.
пороховой мякоти, 3 ч. воды, 2 ч. спирта и 0,25 ч. гумми-арабика
на 1 в. ч. ниток. Тесто для стопина должно употребляться сразу же
после приготовления, так как при долгом стоянии Нитрат калия
может частично раствориться в воде, а это приведет к образованию
на стопине белого налета, замедляющего горение. Во избежание
перепутывания ниток их погружают в пороховое тесто, таким же
способом как и в раствор нитрата калия, т. е. кругообразными или
крестообразными слоями. По окончании пропитывания, которое
продолжается 2—3 часа, стопин наматывают на рамы и опудривают
пороховой мякотью. Затем его сушат не менее 3 суток при темпера-
температуре 25—30°. Опудренный стопин сгорает быстрее неопудренного,
однако, последний имеет то преимущество, что во время обращения
с ним пороховая мякоть не осыпается.
Хороший стопин должен иметь вид узкой черной тесемки, имею-
имеющей одинаковую толщину и ширину, без узлов и просветов между
И>2
нитками. Поверхность должна быть покрыта ровным слоем поро-
пороховой мякоти. На открытом воздухе стопин должен гореть со ско-
скоростью 3—5 см/сек. Стопин, помещенный в бумажную трубочку,
при зажжении сгорает почти мгновенно.
Вместо гумми-арабика можно применять другие склеивающие
вещества, как, например, декстрин. При этом следует иметь в виду,
что большое количество склеивающих веществ сильно замедляет
горение стопина.
За неимением хлопчатобумажной пряжи можно употреблять
льняную или пеньковую, причем последняя должна быть без узлов,
не круто спрядена п не очень толста.
Стопин очень широко применяется как в военной, так и в мирной
пиротехнии. При помощи стопина осуществляют воспламенение пиро-
пиротехнических составов и изделий.
Для быстрой передачи огня в больших и сложных фейерверочных
фигурах применяются пироксилиновые нитки.
2. Бикфордов шнур
Бикфордовым шнуром называется медленно горящий огне-
огнепровод, который представляет собой слабо спрессованную сердце-
сердцевину нз зерен шнурового пороха, состава:
нитрата калия 78%
серы - . 1И°о
угля 12%
Сквозь сердцевину пропускают две направляющие хлопчато-
хлопчатобумажные нити, назначение которых состоит в равномерном распре-
распределении пороха. В целях предохранения последнего от сырости и
других атмосферных влияний сердцевина заключается в три оплетки
из льняной или хлопчатобумажной пряжи. Для большей герметиза-
герметизации пороха вторая и третья оплетки покрываются водонепроницае-
водонепроницаемыми веществами (смолой, гуттаперчей, асфальтом,* парафином,
клеевой краской).
В зависимости от назначения бикфордов шнур изготовляется
трех впдов:
а) белый, применяемый для работ в сухих местах;
б) асфальтированный, применяемый для работ в сырых местах;
в) гуттаперчевый, применяемый для работ под водой.
В ппротехнии преимущественно применяют белый и асфальти-
асфальтированный шнуры. Бикфордов шнур горит с постоянной скоростью
около 1 смIсек. В практике допускаются отклонения в скорости горе-
горения шнура не более 10% в ту или другую сторону.
3. Фитиль
Фитиль представляет собой пучок льняных или пеньковых ни-
нитей, пропитанных раствором, способствующим непрерывному и
равномерному их тлению после ' зажигания. Пучок этих нитей
заключается и джутовую или пеньковую оплетку, пропитанную
тем же раствором.
Хороший фитиль может быть получен обработкой льняных ве-
веревок 5% раствором уксуснокислого свинца. Время обработки при
кипячении —10—15 мин., а при комнатной температуре—4—5 час.
Далее фитиль тщательно отжимается от раствора, сушится и про-
протирается сукном. Приготовленный таким путем фитиль имеет ско-
скорость горения около 0,5 см в минуту. Скорость горения зависит от
концентрации раствора и толщины фитиля; чем раствор крепче п
чем фитиль тоньше, тем он горит быстрее.
Фитиль, пропитанный раствором нитрата свинца, сгорает в два
раза скорее указанного выше.
Применяется также и фитиль, изготовляемый из пучка хлопчато-
хлопчатобумажных нитей, пропитанных нитратом калия. Кроме того, можно
употреблять бумажный фитиль, который приготовляется путем
пропитывания печатной бумаги 30% раствором уксуснокислого
свинца. При этом полоски высушенной бумаги шириной около 15 см
скручивают в палочку так, чтобы внутри ее не образовалось сво-
свободного пространства, а конец бумаги заклеивают клейстером.
Таким образом получается твердая палочка, тлеющая при зажигании
со скоростью около 0,25 см/мин. Вместо уксуснокислого свинца можно
применять 10—12% раствор нитрата свинца, но при этом получается
фитиль, уступающий по качеству фитилю, приготовленному на
уксуснокислом свинце. "
Фитиль применяется для поджигания пиротехнических изделий.
4. Палительная свеча
Палительная свеча состоит из бумажной гильзы, наполненной
медленно горящим составом. Гильза приготовляется из картузной
бумаги длиной около 40 см путем накатывания ее на навойник (стер-
(стержень) диаметром 8—12 мм в два-три оборота. Верхний оборот бу-
бумаги намазывают с внутренней стороны клейстером и приклеивают
его к предыдущему слою. При изготовлении гильзы из писчей бумаги
рекомендуется делать четыре оборота. Высушенную гильзу встав-
вставляют в форму и набивают сначала глиной до высоты около 4 см,
а остальную часть гильзы заполняют одним из нижеуказанных со-
составов:
нитрата калия 77 — 82%
серы 12%
угля мелкого 7 — 13%
канифоли 4 — 5%
Приготовленная свеча не должна иметь складок, трещин, а также
не должна гнуться и ломаться. Свеча должна гореть ровным пла-
пламенем в течение 12—15 мин. н не затухать даже при сильном дожде.
Палптельная свеча вставляется в пальник и применяется для
поджигания стопиновых приводов п отдельных фейерверочных фи-
ГУР-
164
§ 74. Воспламенительные и переходные составы
Воспламенительными составами называются такие, которые обе-
спечпвают воспламенение основных пиротехнических составов. При
этом могут быть два случая: а) воспламенительный состав непосред-
непосредственно зажигает основной состав, б) воспламенитель ный состав
зажигает основной через так называемый переходный состав (фиг. 22).
Воспламенительные составы должны иметь сравнительно низкую
температуру вспышки, для того чтобы они могли сами легко заго-
загораться от начального теплового импульса и безотказно воспламенять
основной состав. Температура горения их должна быть выше темпе-
температуры воспламенения основных со-
составов. Кроме того, они должны
тесно соприкасаться по возможности
на большей поверхности с воспламе-
воспламеняемым составом. В зависимости от
температуры воспламенения основ-
основных составов и степени их запрес-
запрессовки рецептура воспламенительных
смесей может быть очень разнообраз-
разнообразной. Чем выше температура вспышки
и давление запрессовки состава, тем
он воспламеняется труднее. Напри- фиг'22- Воспламенение основного
состава. 1—стопин, 2—воспламе-
нительный состав, «5—основной
состав, 4—переходной состав-
мер, термитно-зажигательный состав
обычно не загорается от стопина,
тогда как сигнальные составы от него
легко воспламеняются, потому что температура вспышки первого
значительно выше температуры вспышки вторых. Порошок освети-
осветительного состава на алюминии и магнии относительно легко загорается
от стопина, между тем как тот же порошок, будучи спрессованным,
часто дает отказы при зажигании от стопина. Поэтому в таких слу-
случаях требуется применение более мощного начального теплового
импульса. С другой стороны, воепламенительный состав должен
иметь определенную скорость горения, так как при слишком быстром
сгорании он иногда может не успеть воспламенить основной состав.
Для зажжения многих составов оказывается пригодным воепла-
воепламенительный состав, содержащий смесь пороховой мякоти с основ-
основным пиротехническим составом в соотношении 50 : 50, причем в за-
зависимости от характера основного состава ото соотношение может
быть и другим.
Не содержащие металлов сигнальные составы с хлоратами срав-
сравнительно легко воспламеняются от стопина или от пороховой мя-
мякоти. Тем не менее, учитывая колебания давления прессования,
для них применяется воепламенительный состав рецепта:
нитрата калим 75%
идитола 10%
угля 15%
105
Если в этом рецепте уголь заменить магнием, то полученная смесь
обеспечивает воспламенение осветительных составов на алюминии
и магнии или на одном магнии.
Переходные состава применяются в тех случаях, когда основной
состав трудно воспламеним. К ним предъявляются те же требования,
которые были указаны для воспламенительных составов.
В качестве переходных составов могут применяться смеси воепла-
менительного и основного пиротехнического состава^ необходимое
соотношение которых определяется опытным путем.
§ 75. Составы для подмазки и опудривания
Эти составы применяются с целью повышения чувствительности
пиротехнических изделий к начальному тепловому импульсу.
В качестве подмазки, главным образом, употребляется смесь
пороховой мякоти с раствором цементирующего вещества. Напри-
Например, к 15% спиртовому раствору идитола добавляется пороховая
мякоть до получения густой массы, которой подмазываются стопин
или воспламенительный состав. По высыхании подмазки последняя
также предохраняет стопин от осыпания пороховой мякоти. Вместо
идитола применяются и другие связующие вещества, как, например,
декстрин и гумми-арабик.
Для составов осветительных и сигнальных огней применялась
подмазка следующего рецепта1:
нитрата калия 56,5% i ¦ ,
реальгара 9,4%
трехсернистой сурьмы 9,4%
серы " 18,8%
декстрина 5.9%
Кроме того, для пиротехнических составов пригодны подмазки
слэдую цпх рецептов:
пороховой мякоти 2 ч.
нитрата калия 1ч.; 87%
угля мелкого 1ч.; 1Я%
Для цементации компонентов подмазок применяется обычна
3% раствор гумми-арабика.
После подмазки пиротехнические изделия отправляются на
сушку.
§ 76. Терочные составы
Терочными (фрикционными) составами называются такие, ко-
которые в результате трения дают луч огня. Они находят применение
в целом ряде пиротехнических изделий, например, в авиационных
сигналах, парашютных авиабомбах и т. п. Они состоят из следующих
Н. В. F a b е г, Military pyrotechnics, т. II, 1910.
•166
компонентов: хлорат калия -j~ горючее -f~ цементирующее вещество.
В качестве горючих употребляют уголь, антимоний, углеводы- и др.;
из цементирующих веществ — гумми-арабик, крахмал, декстрин и
идитол. Связующие вещества применяются в виде растворов в воде
за исключением идитола, который вводится в виде раствора в спирте.
Терочные составы наносят во влажном состоянии небольшим
слоем на поверхность, после чего они подсушиваются. С целью их
воспламенения применяют терку (нитка, лента, деревянная или кар-
картонная поверхность), покрытую составом, который обеспечивает
зажжение терочного состава. На терку наносят смесь красного
фосфора с мелким стеклянным порошком или углем с добавкой свя-
связующего вещества.
Ниже приводятся некоторые рецепты терочных составов:
1. хлората калия 60%
антимония :}0°/о
смолы Ю%
При данном терочном составе терка покрывается составом:
красного фосфора 56%
стеклянного порошка 24%
идитола 20%
Терку также иногда, покрывают смесью антимония, стеклянного
порошка п ыдитола в соотношении 2:2:1, опудренной красным
фосфором.
2. хлората калия 88,9%
гумми-арабика '•'»%
угля мелкого 3.7%
В данном случае терку покрывают смесью красного фосфора
с углем. В качестве воспламенительного терочного состава герман-
германский патент 629523 A937) рекомендует применять сплав Се — Mg,
CaSL e окислителями, в частности, с перекисью стронция.
ГЛАВ А
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
§ 77. Характер пиротехнического производства и перечень операций
Прежде всего следует отметить, что производство пиротехниче-
пиротехнических составов является не безопасным как в отношении пожара,
так и в отношении взрыва. Поэтому при изготовлении пиротехниче-
пиротехнических составов должно быть обращено самое серьезное внимание на
технику безопасности и меры, устраняющие возможность получения
вспышек или взрывов.
Для того чтобы пиротехнический состав дал должный эффект,
необходимо, чтобы компоненты были, во-первых, достаточно чистыми
и сухими, во-вторых, — тщательно измельченными и просеянными,
в-третьих, — точно отвешенными по рецепту и, в-четвертых, хорошо
перемешанными между собой; >
Производство пиротехнических составов слагается из следующих
основных операций:
а) измельчания, сушки и просеивания компонентов; б) мешки
компонентов; в) грануляции; г) сушки составов; д) прессования со-
составов, в виде шашек (звездок) или в оболочку.
§ 78. Измельчение, сушка и просеивание компонентов
Под измельчением подразумевается процесс уменьшения размеров
зерен отдельных компонентов, осуществляемый, главным образом,
посредством раздавливания, удара или растирания (фиг. 23).
Степень измельчения 11 выражается следующим отношением:
Г- Л
где I) — размер поперечного сечении наиболее крупных кускоп до
измельчения, см;
d — размер поперечного сечения куска после измельчения, см.
Если вещество обладает большой твердостью, более эффектив-
эффективными являются способы измельчения посредством удара и раздавли-
раздавливания. Вязкие вещества предпочтительнее измельчать растиранием,
а хрупкие вещества — раскалыванием.
Для. приготовления пиротехнических составов компоненты при-
применяются в измельченном виде. Это необходимо для того, чтобы
обеспечить лучшее смешение компонентов и получение однородной
смеси. Чем мельче взяты компоненты, тем, соприкосновение их между
собой будет плотнее, а следовательно, и реакция горения будет про-
протекать с большей полнотой.
Раздавливание
У/////////////
Удар
Расстирание
Роскалывсмие
Фиг- 23. Формы измельчения.
Измельчение компонентов производится бронзовыми шарами
диаметром около 15 мм в обитых внутри кожей деревянных или же-
железных барабанах (фиг. 24). Внутри бара'бана по периферии имеются,
выступы (ребра) высотой в 3—4 диаметра шариков.
Число оборотов барабана определяется отношением1
23 28
ОТ ——г до -у—,
где D — диаметр барабана, м. Количество оборотов барабана яв-
является одним из основных факторов, определяющих быстроту и ка-
качество измельчения про-
продукта. Если количество
оборотов будет слишком
большое, то вследствие
центробежной силы ша-
шары будут все время;
прижаты к цилиндри-
цилиндрической части барабана,
а следовательно, из-
измельчения не будет про-
происходить. Прп слишком
малом количестве обо-
оборотов шары будут лишь
Фиг- 24. Баба ран для измельчения.
перекатываться через выступы и плохо будут измельчать вещество..
В^ целях предотвращения распыления измельчаемых компонен-
компонентов барабан заключается в деревянный кожух.
После загрузки вещества и шаров через люк. последний закры-
закрывают плотной крышкой, и барабан пускают в ход помощью мотора.
1 А- Г- К а с а т к и н, Основные процессы и аппараты химической
нологни, ч. 1, 1935-
По окончании измельчения на место крышки ставят решетку с от-
отверстиями, диаметр которых меньше диаметра шаров. Затем при
вращении барабана измельченный продукт высыпается через оти
отверстия вниз в специальные ящики или мешки, а шары остаются
в барабане.
Принцип измельчения состоит в том, что при вращении барабана
шары помощью выступов (ребер) поднимаются на определенную вы-
высоту, затем падают вниз и дробят вещество. Кроме того, будучи все
время в движении, шары растирают вещество в мелкий порошок.
Измельчение нитратов, смол, серы и других компонентов произ-
производится, как было указано выше, в деревянных или железных ба-
барабанах. Так как сера имеет свойство электризоваться при трении,
в результате чего могут возникнуть взрывоподобньте вспышки, то
во избежание их необходимо заземлять барабаны.
Измельчение веществ, чувствительных к механическим воздей-
воздействиям (трению, удару), как, например, хлоратов, производится
в деревянных барабанах помощью бакаутовых шаров.
Применяемые барабаны имеют различные размеры, в связи с чем
количества загружаемого вещества и шаров бывают различными.
В барабаны диаметром 900 мм и шириной 300 мм обычно загру-
загружается подлежащего измельчению компонента и бронзовых шаров
по 25 кг. Скорость вращения барабана 25—30 об/мин. Время измель-
измельчения составляет 1—2 часа — в зависимости от вещества и требуемой
степени измельчения.
Для измельчения серы при производстве дымных порохов применяются
дубовые барабаны диаметром 2275 мм, обитые внутри кожей и имеющие внутри
24 ребра. В барабаны такого размера загружают 50 кг серы и 100 кг бронзовых
шаров диаметром 13 мм. Время обработки длится 3 часа при числе оборотов
8—10 в мин- Также применяются деревянные барабаны диаметром около
1000 мм, в которые загружают/ 50 кг серы и 50 кг бакаутовых шаров, время
обработки в этих барабанах длится 5—6 час- при 16—20 об/мин-
Измельчение угля производится в железных барабанах диаметром ЮОО .ил*
и высотой 1100 мм- Загрузка угля — 80 кг, бронзовых шаров — 115 кг. Время
обработки в барабанах 2—4 часа при 10 об/мин- Так как измельченный уголь
¦способен самовозгораться, то (например при изготовлении дымных порохов)
предпочитают измельчать и получать сразу двойные смеси: сероугольную и
селитроугольную- Для уменьшения опасности при измельчении последней
смеси количество добавляемого к селитре угля не должно превышать 3%.
Измельчение исходных компонентов пиротехнических составов,
как-то: нитратов, оксалатов и подобных им веществ, производится
помимо барабанов также и под бегунами. Этот аппарат состоит из
чугунной тарели и двух катков, которые, вращаясь вокруг своей
оси, одновременно катаются по тарели.
При измельчении на бегунах (хотя последние и заключены в ко-
кожух) распиливание получается больше, нежели при измельчении
в барабанах.
После измельчения компоненты подсушиваются до содержания
определенного процента влажности (обычно не более 0,2—0,5%).
Сушка производится в сушильнях со стеллажами, на которых рас-
располагаются лотки с компонентами. Сушка производится помощью
а. то
Фиг- 25. Приводное сито типа «Седер».
. подогретого воздуха, который поступает'в нижние слои стеллажей
и, проходя снизу вверх сквозь стеллажи, высушивает вещество.
Отходящий воздух удаляется с помощью системы вытяжных труб,
расположенных над стеллажами.
В лабораторных условиях компоненты подсушиваются в термо-
термостатах, обогреваемых электрическим током.
Температура сушки устанавливается в зависимости от свойств
компонентов. Нитраты калия и барпя, оксалат натрия и карбонаты
подсушиваются при температуре не свыше 10.0 °. Хлораты и оксалат
стронция, содержащий кристаллизационную воду, сушатся при
температуре не более
60—70 °, а смолы(иди-
тол, шеллак и др.)—
при температуре не
более 50°.
В заводских усло-
условиях сушка обычно
происходит при тем-
температурах более низ-
низких.
Сушка окислите-
окислителей и горючих дол-
должна производиться в
различных отделе-
отделениях сушильни.
Продолжительность сушки зависит от следующих условий: во-
первых, от температуры поступающего воздуха, с увеличением ко-
которой скорость сушки увеличивается; во-вторых, от обмена воздуха
(чем обмен воздуха больше в единицу времени, тем скорость сушки
больше, причем увеличение обмена может компенсировать уменьше-
уменьшение температуры поступающего воздуха)*, в-третьих, — от содержа-
содержания влаги и толщины слоя насыпанного вещества (чем они меньше,
тем сушка происходит быстрее).
В зависимости от указанных причин сушка компонентов в за-
заводских условиях обычно протекает в течение 3—6 час.
Просеивание компонентов необходимо для того,
чтобы получить частички более или менее определенной величины
и отделить случайно попавшие механические примеси.
Просеивание компонентов производится вручную, или механиче-
механическим способом. Механическое просеивание производится на ситах,1
которые приводятся в колебательное движение в горизонтальной
плоскости (фиг. 25). В целях устранения возможности накопления
в помещении пыли, которая всегда образуется во время просеи-
просеивания, сита покрываются крышками и заключаются в специальный
ящик. Для просеивания применяют шелковые или медные сита, при-
причем срок службы последних более продолжителен. Компоненты
обычно просеивают через сита, имеющие от 30 до 60 отверстий на
линейный сантиметр.
171
Количество отсевов может быть различным в зависимости от сита,
через которое вещество просеивается: чем сито мельче, тем отсевов
больше, и наоборот. Для среднего сита, имеющего 30—40 отверстий
на линейный сантиметр, количество отсевов при нормальном измель-
измельчении обычно не превышает 5%.
Следует иметь в виду, что после просеивания вещества на под-
поддоне может оказаться некоторое количество относительно мелких
частичек (в одном случае больше, а в другом — меньше). В связи
с этим одни и те же составы могут давать различный эффект горения.
Для устранения этого недостатка, измельченные вещества просеи-
просеиваются через два сита, одно из которых берется с большим, а другое —
с меньшим количеством отверстий на линейный сантиметр.
Указанный способ рассева позволяет получить более определен-
определенные но величине частички компонентов. Составы, приготовленные
из компонентов определенного рассева, дают при горении более
однородные результаты, нежели составы, приготовленные из компо-
компонентов, просеянных лишь через одно сито.
Зная число отверстий на линейный сантиметр и толщину нити
того или иного сита, можно определить размеры зерен применяемых
компонентов.
§ 79. Мешка компонентов
Прежде всего следует отметпть. что мешка составов является
очень опасной и ответственной операцией. При смешении окисли-
окислителей и горючих веществ при известных условиях могут получаться
вспышки, а в некоторых случаях взрывы. Кроме того, от качества
смешения компонентов зависит и эффект действия пиротехниче-
пиротехнического состава.
Мешка составов производится в отдельном здании, которое
должно находиться на безопасном расстоянии от других пиротехни-
пиротехнических мастерских.
В зависимости от чувствительности составов к механическим и
тепловым воздействиям мешка составов может осуществляться вруч-
вручную или механическим путем. Вручную смешиваются прежде всего
хлоратные и другие чувствительные составы, причем это смешение
производится за предохранительными щитами.
Механическое смешивание заключается в том, что компоненты
перемешиваются в мешателях, в мазетерках или в барабанах.
Мешатель представляет собой полуцилиндр, внутри которого
вращаются лопасти для смешивания состава. Не допускаются де-
детали аппарата, сделанные из железа или стали, которые могут да-
давать искры. Поэтому метатели могут изготовляться из алюминия,
бронзы, дерева и т. п.
Мазетерка (фиг. 26) имеет чугунную чашку и центральный стер-
стержень, к которому при помощи горизонтальной пластины при-
прикреплены два бронзовых шара. При движении пластины вокруг оси
центрального стержня оба бронзовых шара вращаются вокруг
своей оси. Состав, прилппатгший к -'тенкам чашки, снимается дви-
172
ткущимися ножами, прикрепленными к стержню. В один прием ма-
мазетерка смешивает, а вместе с этим и растирает около 2—3 кг состава.
Недостаток этого аппарата заключается в том, что во время работы
может происходить распыление состава, кроме того, наличие сильно
трущихся металлических частей не исключает возможности вспышки.
Для смешения пиротехнических составов применяются также
деревянные барабаны, обитые внутри кожей или резиной.
Механическое смешивание производится в отдельных кабинах
мастерской, окна которых огра-
ограждены валами.
Обычно смешивание состава
производится в увлажненном со-
етоянпи, что предохраняет состав
от распыления и в то же время
понижает его чувствительность к
механическим или тепловым воз-
воздействиям. Для большинства со-
составов увлажнение производится
спиртом или другими растворите-
растворителями цементирующих веществ, ко-
которые химически не взаимодейству-
взаимодействуют с составными частями смеси.
Например, нельзя производить
увлажнение составов на алюминии Фиг- 26. Схема мазетерки.
или магнии водой, так как эти
металлы с нею вступают в химическую реакцию, что может при-
привести к разогреву и воспламенению состава.
Смешивание состава производится до тех пор, пока не получится
однородная смесь, в которой простым глазом не различаются отдель-
отдельные частицы компонентов.
Если требуется приготовить состав из компонентов более двух,
то мешку производят следующим образом: вначале смешивают два
вещества, затем к полученной двойной смеси добавляют третье ве-
вещество и вновь перемешивают тройную смесь, затем прибавляют
четвертое и т. д.
Для получения более однородной смеси смешивание компонентов
лучше производить в следующем порядке. Предположил!, что необ-
необходимо смешать вещества А, В, С, D с различными удельными ве-
весами. В этом случае вначале следует перемешать вещества А и К.
имеющие наибольший удельный вес, затем добавить к полученной
двойной смеси вещество С с меньшим удельным весом, после чеп»
тройную смесь А -\- В -\- С снова перемешивать и т. д. Такие веще-
вещества, которые измельчаются сравнительно крупно, например, уголь,
металлические опилки и др., присыпают к составу последними, не-
несмотря на то, что они могут быть и тяжелее других. Таким способом
получается хорошо перемешанный состав.
После того как компоненты перемешаны и получился пиротехгш-
ческий состав, последний протирается через определенные сита.
173
Этим путем достигается удаление случайно попавших примесей и
комков, образовавшихся в процессе мешки состава, вследствие чего
получается более однородная смесь.
Ниже описывается порядок мешки некоторых составов.
1. Приготовление осветительного или трассирующего состава из
компонентов: окислитель (нитрат) -г металл (Al, Mg или сплав)+
+ смола. Вначале смешиваются окислитель + металл, после чего
в эту двойную смесь вводится раствор смолы, и мешка продолжается до
получения однородной смеси. Если смола хорошо и быстро раст-
растворяется в растворителе, то последний также можно ввести в готовую
тройную смесь: окислитель -f металл -\- смола, причем мешка со-
состава после этого продолжается до равномерного распределения раст-
растворителя по всей массе смеси. В случае применения жидких высы-
высыхающих цементирующих веществ, как, например, олифа, вначале
их смешивают с металлом в целях предохранения его от коррозии,
после чего добавляют окислитель.
При введении в состав значительного процента олифы часть ее
смешивают с металлом, после чего в эту двойную смесь добавляют
окислитель, а остальное количество олифы добавляют в конце.
В случае применения невысыхающего масла (например, касторо-
касторового) последнее смешивается с металлом, а затем вводится окисли-
окислитель. Мешкакак двойной, так и тройной смеси или мешка большего
числа компонентов может производиться вручную, за предохрани-
предохранительным щитом, или механическим путем. По окончании мешки
Состава, а иногда и двойной смеси, составы протирают через сита?
2. Смешивание сигнального состава из следующих компонентов:
окислитель (хлорат) + окрашивающее пламя вещество -f смола.
В этом случае вначале смешивают окислитель + краситель, затем
добавляют раствор смолы, или же смолу вводят в сухом виде, а по-
потом отдельно вводят растворитель.
Обычно мешку подобных составов производят ручным способом,
в чашках, небольшими порциями A—2 кг), за предохранительными
щитами. По окончании мешки состав протирают через сито.
Для уменьшения чувствительности хлоратных составов иногда
добавляют флегматизирующие вещества, например, парафин, ка-
касторовое масло и т. п. В этом случае вначале хлорат флегматизи-
руется раствором парафина в бензине или другим веществом, а за-
затем мешка производится аналогично указанному выше способу.
3. Приготовление дымового состава — хлорат калия + краси-
краситель + горючее — производят следующим образом. Вначале сме-
смешивают горючее вещество (например молочный сахар) с красителем,
затем добавляют хлорат калия и опять производят мешку до полу-
получения однородной смеси. При введении в дымовой состав^цементи-
рующего вещества (идитола, клейстера и т. п.) последнее добавляется
после смешения остальных компонентов. По окончании мешки со-
состав цротирают через сито, а после сушки производят отсев более
мелких частиц. Таким путем получаются гранули определенного
размера.
174
§ 80. Грануляция составов
Грануляция заключается в том, что готовый состав подвергают
такой обработке, в результате которой он получается в виде зерен
(грану лей).
Грануляция составов необходима потому, что очень часто в прак-
практике применяется не отвешивание состава на весах, а отмеривание
его по объему. Поэтому получаемые зерна должны быть определен-
определенного размера и достаточно прочными, чтобы они при последующих
операциях до снаряжения не могли рассыпаться, а сохраняли свою
первоначальную форму. Только при соблюдении этих условий можно
добиться, чтобы отдельные порции состава, отмеренные определен-
определенным^ объемом, незначительно отличались по весу одна от другой.
Грануляция производится следующим образом. По окончании-
мешки состав протирается через то или иное сито, в зависимости от
заданного размера зерна. Для того чтобы получить зерна, необходимо
протирать состав, содержащий определенное количество раствори-
растворителя. Если по окончании мешки состава растворителя в нем остается
мало, то в таком случае после протирки получится большое коли-
количество пыли, и образующиеся зерна будут легко рассыпаться. И
наоборот, при избытке растворителя (состав слишком влажный)
после протирки получатся гранули, легко слипающиеся между
собой. Начало протирания для получения требуемых зерен обычно
определяется опытным путем; готовый для грануляции состав при
сжатии пальцами должен давать мало увлажненную лепешку.
После протирания через сито зерна подсушиваются аналогично
сушке пиротехнических составов при температуре 25—30°. Мелкие
частички состава (пыль), содержащиеся в зернах, отсеиваются и
используются вновь при приготовлении новой порции состава. Ко-
Количество получаемых отсевов зависит от способа приготовления
зерен и физико-химических свойств компонентов (цементирующей
способности смолы, растворимости ее, степени измельчения, наличия
влажности и т. д.).
§ 81. Сушка составов
Сушка составов производится для того, чтобы удалить остаточ-
остаточный растворитель примерно до 0,6%. так как наибольшей прочности
спрессованных составов можно достигнуть при определенном коли-
количестве содержащегося в составе растворителя. Если состав будет
содержать избыточное или недостаточное количество растворителя,
то при этом спрессованные пгатики получаются непрочными и легко
подвергаются излому. Кроме того, при помощи сушки, в случае
применен я высыхающих масел (например, олифы), можно добиться
образования пленки на частичках составов.
Во всех случаях, когда составы прессуются в впде шашек, сушка
обычно является необходимой. Если состав прессуется в оболочку, то
в отом случае сушка может быть необязательной, так как при помогли
оболочки можно придать составу определенную прочность, даже
в увлажненном состоянии. Тем не менее, если в состав с целью по-
получения определенной скорости горения вводится значительное ко-
количество жидких цементирующих веществ (например, олифы), то
операция подсушивания состава является необходимой, несмотря на
то. что он прессуется в оболочку.
Сушка составов производится в сушильнях со стеллажами,
на которых ставятся лотки с составом. Само здание обносится с трех
сторон валом. Температура сушки 25—30°. Для некоторых бел-
опасных составов, содержащих олифу, или другие высыхающие
масла, температура сушки может быть несколько выше (до 40°).
Продолжительность сушки составов зависит также от тех фак-
факторов, которые были указаны при описании сушки компонентов.
К этому лишь следует добавить, что составы, содержащие обычные
органические растворители, высыхают быстрее, чем составы на олифе.
Сушка продолжается от 1—2 час. до 1 суток.
После прессования изделия обычно подмазываются легко воспла-
воспламеняющимися подмазками и опять отправляются на сушку для уда-
удаления влаги. Кроме того, при этом частично удаляется раствори-
растворитель, а при наличии в составе масел происходит дальнейшее их
высыхание.
Медленная сушка при более низкой температуре дает лучшие
результаты по сравнению с быстрой сушкой при более высокой
температуре. При быстрой сушке может происходить растрескивание
наружной поверхности состава; в результате чего увеличивается
гигроскопичность изделий, может изменяться скорость их горения
и понижается их прочность.
Из соображений техники безопасности в помещении сушильни
воспрещается производить какие-либо работы, не связанные с суш-
сушкой составов, а также нельзя хранить посторонние вещи, могущие
вызвать трение или удар, или вещи, которые могут являться объек-
объектом скопления пыли;
§ 82. Прессование составов
После сушки пиротехнические составы поступают в отдельную
мастерскую для прессования. Последнее заключается в том, что
порошкообразный пиротехнический состав прессуется в виде шашек
или в оболочку. Если состав в виде порошка сгорает очень быстро,
то ^прессованный состав сгорает в течение более или менее продол-
продолжительного промежутка времени. С увеличением давления запрес-
запрессовки скорость горения состава уменьшается; однако при высоких;
давлениях запрессовки она изменяется незначительно. Спрессован-
Спрессованные пиротехнические составы, вследствие значительного сокращения
поверхности соприкосновения со средой, являются менее восприим-
восприимчивыми к поглощению влаги.
176
Прессы, употребляемые для прессования составов, бывают:
1) гидравлические, 2) механические, 3) ручные (рычажные).
Гидравлические прессы позволяют производить прессование
под определенным давлением, которое контролируется помощью
манометра. Требуемое давление по манометру определяется следую-
следующей формулой:
р —p's
S '
где Р — показания манометра, ат\
р — заданное давление прессования, кг !см-;
.* — площадь поперечного сечения прессуемого состава, см-;
S — плошадь плунжера, см2.
Ручные (рычажные) прессы по производительности, разумеется,
уступают гидравлическим и механическим прессам, и. кроме того,
на них не представляется возможным производить запрессовку под
большим давлением. Ручные прессы находят применение, главным
образом, в лабораториях.
Давление запрессовки устанавливается в зависимости от необ-
необходимой механической прочности и скорости горения состава. При
прессовании осветительных и сигнальных звездок применяют дав-
давление порядка 2000—3000 /гг/см2, трассирующих пуль — 2000—
6000 кг/см'г, осветительных и зажигательных сегментов для снарядов—
до 1000 кг few- и т. д.
Во многих случаях прессование состава в оболочку производится
в несколько приемов. Этим достигается получение более однород-
однородной плотности состава и устранение нежелательного удлинения или
смятия оболочки, которые могут иметь место при прессовании в один
прием.
Для прессования пиротехнических составов применяется сталь-
стальной рабочий инструмент. Ни в коем случае не допускается наличие
на деталях, соприкасающихся с составом, заусенцев, забоин, трещин
и пр.. так как они могут явиться причиной вспышки или взрыва
состава во время прессования.
Для особо чувствительных составов применяются матрицы из
латуни, которые позволяют прессовать состав лишь при невысоких
давлениях.
Во избежание вспышек или взрывов во время прессования по-
поверхности инструмента, соприкасающиеся с составом, покрываются
тонким слоем масла. Так как это все же но исключает возможности
возникновения вспышки или взрыва, то прессование производится
за предохранительными щитами.
После пре совакпя составы или изделия в случае необходимости
подмазываются и затем отправляются на сушку. Сушка произво-
производится в специальном обвалованном здании, находящемся на без-
безопасном расстоянии от других пиротехнических мастерских.
Температура сушки 25—40°, а продолжительность сушки уста-
устанавливается в зависимости от характера изделия и может коле-
колебаться в широких пределах.
Пцротехння—104 4—12 177
§ 83. Механическая прочность и плотность составов
Механическая прочность спрессованных составов необходима
для предотвращения возможности расколов изделий при выстреле
и выкрашивания состава при действии объекта. Она зависит от фц-
зико-химических свойств компонентов и степени запрессовки со-
состава.
Контроль прочности осуществляется методом сжатия спрес-
спрессованных шашек косом 20 г и площадью поперечного сечения
4,2 см2. Прессование образчиков производится в матрице, применя-
применяемой для изготовления звездок к 26-мм патронам, под давлением
2000 кг/см*.
Испытание шашек производится в вертикальном положении на
гидравлическом или масляном прессе, имеющем манометр или дру-
другой прибор, регистрирующий, величину давления; при этом отме-
отмечается максимальное давление в кг 'см2,.при котором происходит раз-
разрушение образца. Из трех значений берется среднее. Таким образом
по давлению сжатия в кг/см2 судят о его механической прочности.
Кроме того, на прессах Амслера или Гагарина получают кривые
разрушения шашки.
Так как механическая прочность состава зависит и от степени
давления прессования, то наряду с указанным испытанием испыты-
испытывают также образчики, запрессованные под тем давлением, при ко-
котором они прессуются в условиях производства.
Плотность пиротехнического состава является важным свой-
свойством, так как от нее зависят скорость горения, гигроскопичность
и другие характеристики состава. При этом следует различать сле-
следующее:
1) действительную плотность состава;
2) гравиметрическую плотность состава.
Под действительной плотностью состава подразумевается отно-
отношение веса состава к объему:
1 т U 1
(л = — 3JCM .
Вес состава определяется взвешиванием, объем — посредством
вычислений, а также при помощи пикнометра или весов Вестфаля.
В табл. 68 приведены плотности некоторых спрессованных в виде
шашек под давлением 3000 кг/см2 составов, полученных методом
вычисления и на весах Вестфаля (жидкость — глицерин).
Как видно из таблицы, данные плотностей, полученных мето-
методом вычисления и на весах Вестфаля. практически отличаются мало.
Плотность составов зависит:
а) от удельного веса компонентов (чем он выше, тем плотность
больше);
б) от степени запрессовки (с увеличением последней плотность
возрастает) и, наконец,
в) от степени измельчения (чем мельче взяты компоненты, тем
плотность будет больше).
178
Таблица 68
. 1
о
с
о
%
1
2
3
Компоненты составов
Осветительный состав
Ba(NOa)a + Al + Mg+
-\- смола
Состав красного огня
КС1О3 + SrC2O4 +
+ идитол
Состав зеленого огня
Ва(СЮ3J + Mg + шел-
шеллак + молочный сахар
Плот
определя-
определяемая вычи-
вычислением
2,52
2,11
2,2G
н о с т ь
при поль-
пользовании
весов
Вестфаля
2,48
2,14
2,31
Под гравиметрической плотностью понимается отношение веса
состава к занимаемому им объему при условии свободного насыпа-
ния:
т
г/см3.
Гравиметрическая плотность большинства порошков пиротехни-
пиротехнических составов находится в пределах 0,6—1.
Для термитных смесей, например, Fe2O3 4- Al и BaO2-f-Al она
соответственно равна примерно 1,4 и 1,7.
Фиг. 27. Сравне-
Сравнение яркостей двух
поверхностей-
Г Л А В А XII
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ
СОСТАВОВ
§ 84. Применение фотоэлементов для определения силы света
Под фотометрическими испытаниями пиротехнических составов
обычно подразумевают:
а) определение силы света и других светотехнических величин
осветительных, сигнальных и трассирующих со-
составов;
б) определение насыщенности цвета сигналь-
сигнальных составов ночного и дневного действия. Кроме
того, могут производиться спектрографические и
спектрофотометрические испытания составов.
Определение силы света осветительных, сиг-
сигнальных или трассирующих составов произво-
производится фотометром и люксметром (субъективный
метод) пли фотоэлементом и гальванометрами
(объективный метод).
Первый метод заключается в том, что измерение силы света сво-
сводится к сравнению яркостей двух поверхностей (фиг. 27), одна из
которых освещается эталонной лампочкой, а другая — испытуе-
испытуемым источником, находящимся на известном расстоянии от прибора.
Чем больше освещенность одной половины экрана, тем яркость ее
больше. При одинаковой яркости 1 и 2 половин экрана освещенности
их также равны и граница аЬ при этих условиях исчезает. Зная ос-
освещенность поверхности 2 от испытуемого источника, можно под-
подсчитать силу света по формул? /=jEJR3. Таким путем, например,
можно определить силу света люксметром системы ГОИ.
Неудобство в работе с этим и подобными ему приборами заклю-
заключается в том, что подчас трудно бывает добиться одинаковой осве-
освещенности двух полей. Это объясняется тем. что осветительные составы
обычно при горении дают зеленоватый или другого цвета оттенок,
тогда как эталонная лампочка излучает белый свет, что особенно за-
затрудняет фотометрированпе составов сигнальных огней (несмотря
на применение цветных светофильтров перед эталонной лампочкой).
Неравномерность горен ;я составов т:'кже препятствует получению
двух поверхностей, одинаковых по освещенности. Поэтому фотометр
(люксметр) в пиротехшш находит лишь ограниченное применение,
180
WO GOO ZOO
?- Освещенности
000 !20O
фиг- 28. Зависимость фотитока, выражен-
выраженного в делениях гальванометра, от осве-
освещенности.
тем более, что в объективной фотометрии широко стали применяться
фотоэлементы.
Фотоэлементами называ-, J I ~Т
ются такие приборы, в кото- ' * ^"
рых происходит превращение
световой энергии в электри-
электрическую. Сущность действия
их заключается в том, что
под влиянием световых лучей
происходит вырывание элек-
электронов из металлов. Это
явление принято называть
фотоэлектрическим эффектом
(сокращенно фотоэффектом).
Один из основных зако-
законов фотоэлектрического эф-
эффекта состоит в том, что чи-
число вылетающих электронов
пропорционально интенсив-
интенсивности падающего света (ко-
(количеству квантов). Зависи-
Зависимость между интенсивностью
света и числом вырывающихся электронов выражается законом
прямой линии (фиг. 28). Данное свойство фотоэффекта позволяет
широко использовать фотоэлементы для
целей фотометрирования.
Для фотометрирования пиротехнических
составов находят применение два типа фото-
фотоэлементов: а) фотоэлементы с внешним фото-
фотоэффектом (например, калиевый, цезиевый);
б) фотоэлементы вентильные или с запира-
запирающим слоем (например, селеновый, медно-
закисный).
Калиевый фотоэлемент (фиг. 29) пред-
представляет собой стеклянный баллон 1, вну-
внутренняя часть которого покрыта светочув-
светочувствительным слоем калия -5, нанесенным на
серебро. Внутри баллона помещается про-
проволочная спираль 3. Если соединить слой
калия при помощи впая i с отрицательным
полюсом батареи, а металлическую спираль
о положительным полюсом л направить
пучок света через окно Л . то во внешней
цепи появится фотоэлектрический ток порядка 10~;—10~";)а, кото-
который можно измерить чувствительными гальванометрами.
Таким образом под влиянием световых лучей из слоя калия вы-
вырываются во внешнее пространство электроны, идущие по направле-
направлению к аноду.
181
Фиг. -2(л Схема калпеного
фотоэлемента.
Калиевые фотоэлементы, так же как и цезиевые, могут быть вакуумными
или газонаполненными. У вакуумных фотоэлементов из баллона по возмож-
возможности выкачивается весь воздух, а у газонаполненных баллон под небольшим
давлением заполняется инертным газом- Последние являются более чувстви-
чувствительными так как атомы газов под влиянием быстролетлщих фотоэлектронов
ионизируются, и освобождающиеся электроны атомов притягиваются анодом
фотоэлемента.
С увеличением приложенного
напряжения фототок возрастает.
В газонаполненных фотоэлементах
при некотором значении напряже-
напряжения наступает самопроизвольная
ионизация газа (тлеющий разряд),
которая вредно действует на светоч-
чувствительный слой, и элемент
перестает реагировать на колеба-
колебания силы света. Точно так же тлею-
тлеющий разряд может возникнуть и
при большой освещенности фото-
фотоэлемента .
Рабочее напряжение для газо-
газонаполненных калиевых фотоэле-
фотоэлементов завода «Светлана» и цезиевых производства Электрозавода
допустимо до 250 в. Фототоки возникают и без приложенного напря-
напряжения; последнее необходимо лишь для того, чтобы ускорить вылет
электронов.
Теперь рассмотрим фотоэлемен- •
ты вентильного типа. На фиг. 30
фиг- 30. Схема селенового фото-
фотоэлемента.
фиг. 31. Виды селеновых
фотоэлементов.
Фиг- 31а.? Виды селеновых
фотоэлементов.
приводится схема соединения селенового фотоэлемента. Последний
представляет собой железную пластинку Е.2, покрытую полупро-
полупроводником-селеном и, на поверхность которого путем катодного рас-
распыления нанесен полупрозрачный слой платины или золота Ev
1Ь2
Если теперь соединить два электрода Ех и Е2 через гальванометр,
то при освещении фотоэлемента в цепи возникает фотоэлектрический
ток, порядка 10—3—10~7 а.
В этом случае фотоэффект получается благодаря наличию «вен-
«вентильного» или «запорного» слоя на границе соприкосновения двух
тел Ех л и в виде очень тонкого зазора (порядка 5 • 10~3—10—7 см)
100 '0
10
10 20 30 40 50 60 70 S0 90 ЮО
фиг. 32- Характеристики селенового фотоэлемента (типа ЦРЛ).
или же прослойки полупроводника (толщиной 10"~в—10~5 см) с боль-
большим удельным сопротивлением. Под действием света электроны вы-
вырываются в тех местах, которые соприкасаются с запорным слоем,
причем, из полупроводника их вырывается больше, а из металла —
меньше. В силу этого из полупроводника в металл переходит больше
электронов, чем из металла в полупроводник. Последний заряжается
положительно, а металл отрицательно. Наличие переходного слоя
на границе приводит к возникновению разности потенциалов, ко-
которая и дает во внешней цепи электрический ток.
Таким образом при работе с селеновым фотоэлементом не требуется
приложения напряжения, так как он под действием света дает соб-
собственную э. д. с.
183
Аналогичная схема представляется и для меднозакисного фото-
фотоэлемента.
На фиг. 32 приведены характеристики селенового фотоэлемента:
сопротивление Вф , э. д. с. гф и сила фототоков гф в зависимости от
освещенности (данные Е.К. Пуцейко).
Основным недостатком указанных
фотоэлементов является то, что фото-
фототоки зависят от температуры, при-
причем с повышением ее фототоки умень-
уменьшаются (фиг. 33). Последнее объяс-
объясняется тем, что сопротивление запор-
запорного слоя зависит от температуры.
При нормальных условиях работы,
с увеличением температуры селено-
селенового фотоэлемента на 1° фотбтоки
уменьшаются до 1%. Однако эта
цифра в зависимости от условий
приготовления фотоэлемента может
колебаться в большую или меньшую
сторону.
Преимущество вентильных фото-
фотоэлементов перед другими видами за-
Фиг- 33. Зависимость фототока от ключается в простоте изготовления,
температуры для фотоэлемента отсутствии необходимости в прило-
ЛЭТИ и гальванометра сЕ =2838 Q. -,кении напряжения и в получении
больших величин фото токов.
Общая, или интегральная, чувствительность фотоэлемента вы-
выражается в микроамперах на люмен и определяется по формуле:
70
65
60
55
l'4
uQ
15
го'
15
10
5
'0V
1 •
1 ^
1
\
\
I
1
|
1 _^
х
к.
,1.
!
0 10° 20° 30° 1/0° 50° 7
[ф
!*А
S • Е-ИГ*
где {ф— сила фототоков в микроамперах;
iS — поверхность фотоэлемента в см2;
Е — освещенность, при которой измерена сила фототоков
в лк;
10—* — переводной коэфициент из люксов в люмены.
В табл. 69 приводятся данные о чувствительности некоторых
фотоэлементов в миллиамперах на люмен.
Очень важной характеристикой фотоэлементов является харак-
характеристика их спектральной чувствительности, знание которой поз-
позволяет судить об области применения фотоэлементов в технике.
На фиг. 34 представлены кривые чувствительности глаза и фото-
фотоэлементов к различным длинам волн. Кривые показывают, что макси-
максимальная чувствительность селенового фотоэлемента приходится на
о о
длину волны5500 А, меднозакисного (купоросного) — 5000—5200 А,
калиевого — 4100—4400 А. Таким образом получается, что медно-
закпсный фотоэлемент более чувствителен к красной и инфракрас-
184
Наименование фотоэлемента
Чувствитель-
Чувствительность uA/.'-w
Газонаполненные калиевые .
» цезнеиые .
производства Электрозавода
Л1 еднозакисные изготовлении
ВЭИ (Москва)
Селеновые типа ЦРЛ
(Ленинград)
Селеновые Ленинградского
электротехнического инсти-
института
20—80
100—300
60—120
300—500
¦200—250
ной частям, спектра, j Таблица 69
калиевый — к фиолето-
фиолетовой и ультрафиолетовой
частям спектра и, нако-
наконец, селеновый фото-
фотоэлемент по чувствитель-
чувствительности приближается к
чувствительности глаза.
Очевидно, что для целей
ф от сметрпрования пиро-
пиротехнических составов
наиболее приемлемым
является селеновых! фо-
фотоэлемент. ;
К этому следует добавить, что помощью специальных (компен-
(компенсационных) фильтров можно еще более приблизить чувствительность
фотоэлемента к спектральной чувствительности глаза. На фиг. 35
показана чувствительность селенового фотоэлемента к видимой
части спектра без фильтра и с компенсационным фильтром. Однако
такие фильтры понижают чувствительность фотоэлемента, особенно
калиевого.
§ 85. Методика определения силы света
Для регистрации фототоков, возникающих в фотоэлементе под.
влиянием световой энергии, применяют чувствительные стрелочные
пли зеркальные гальванометры. Гальванометры применяются с под-
подвижной катущкой и неподвижным магнитом (магнитоэлектриче-
(магнитоэлектрические) системы Ленинградского физического института (фиг. 36)
или же других систем. Чувствительность стрелочных гальванометро»
бывает порядка 10—6—10"~7а, а зеркальных 10—8—Ю""9 а на одно де-
деление.
Схема соединения селенового фотоэлемента со стрелочным гальва-
гальванометром очень проста (фиг. 36а).
При работе о зеркальным гальванометром зеркальце j освещается
лампочкой .,- при помощи двояковыпуклой линзы л. а отраженные
от зеркальца лучи проектируются в виде узкой полосы на шкалу
(фиг. 37).
Техника установки и измерения фототоков заключается в следую-
следующем. Фотоэлемент с компенсационным фильтром помещается в спе-
специальном футляре и соединяется с одним из указанных выше галь-
гальванометров. Перед определением силы света пиротехнических соста-
составов необходимо произвести градуировку фотоэлемента, которая
заключается в определении зависимости силы фототоков (выражен-
(выраженных в делениях гальванометра) от освещенности. В качестве эталон-
эталонного источника света употребляется кинопроекционная электро-
электролампа мощностью 1000 em или более, которая при данном напряже-
напряжении дает в известном направлении определенную силу света. Кпно-
1.85
HQQQ
5000
Фиг. 34..Кривые спектральной чувствительности фото-
фотоэлементов и глаза.
ti2Q0 Ц600 у 5000 ШО *?иО 6200
7000 7М0 в А
Фиг- 35. Кривые чувствительности. 1—глаза.
2—селенового фотоэлемента, ¦)—фотоэлементы с
компенсационным фильтром.
180
проекционная лампа при напряжении в 100 в дает силу света
1800 — 2000 св.
Лампа, окруженная футляром из черного сукна, устанавливается
помощью визиров и отвеса на фотоскамье таким образом, чтобы све-
световые лучи после включе-
включения лампы падали пер-
перпендикулярно на рабочую
поверхность фотоэлемента
(фпг. 38). По истечении
3—4 мин. после включе-
включения лампы наблюдают от-
отклонения гальванометра.
Изменение освещенности
фотоэлемента достигается
путем установки его на
различных расстояниях
E—7 точек) от эталонной
лампы до тех пор, пока
будет достигнут предел
шкалы гальванометра, при
этом режим лампы все
время контролируется
¦вольтметром, програду-
ированным по эталону.
Зависимость фототоков
(деления гальванометра)
от освещенности изображается графически. По оси абсцисс откла-
откладывается освещенность, а по оси ординат соответствующие показания
гальванометра. Вычисле-
Вычисление освещенности произ-
производят по формуле:
Фиг- 36. Стрелочный гальванометр.
©_, ^
F — J—
где /
Фиг- 36а. Схема включения селенового (медно-
закисного) фотоэлемента- 5—источник света,
Ф—фотоэлемент, G—гальванометр.
сила света эталон-
эталонного источника в
свечах:
расстояние от фо-
фотоэлемента до лам-
лампы, .it.
Перед сжиганием составов фотоэлемент устанавдикается так,
чтобы его рабочая поверхность была обращена к вытяжному шкафу.
Помощью корректора стрелка, или «зайчик», гальванометра уста-
устанавливается на нулевое положение.
Фотоэлемент ставится на таком расстоянии, чтобы показания
гальванометра были не менее 30 делении.
В формулу R2 = - - следует подставить ожидаемую, хотя бы
ориентировочную, силу света объекта, а вместо Е~ освещенность,
187
при которой (по данным градуировки) стрелка гальванометра от-
отклоняется не менее, чем на ЛО делений. Если трудно, хотя бы и
ориентировочно, предвидеть силу спета испытуемого объекта, можно
Зеркальный
гальванометр
Осветительная
система
Зайчик "
фотоэпементц
Фиг- 37. Схема установки зеркального гальванометра.
установить расстояние фотоэлемента от источника света лишь после
предварительного испытания одного-двух образцов, памятуя лишь
о том, чтобы фотоэлемент находился по возможности дальше от источ-
'Чирма черного сукна •
Чл/wwvw
Рубильник
Регулирующие
реостаты
Фиг- 38. Схема установки фотометрической скамьи и фотоэлемента
при градуировке.
ника света. При испытании не рекомендуется подвергать фото-
фотоэлемент освещенности более чем 3000 люкс.
Подлежащий испытанию объект устанавливается на асбесте
в вытяжном шкафу со скоростью вытяжки продуктов сгорания
5—1 м/сек, а фотоэлемент так, чтобы лучи падали перпендикулярно
к его рабочей поверхности (фиг. 39 и 40).
188
НИ*:.
Р Для определения в
Ш тельных и сигнальных
Ш г, л«<гигаТЪ 8—15 UJ
вездок / /*,аводскпх партий
0Ж"гаТЬ 36 ШТ П
Знран с отберстием
Экран с отдерстием
Фотоэлем.
Сжигаемый
Фиг 30. Фотометрические испытания.
и сигнальных
Фатазпемент
Сжигание трассирующих mffe/iau
Фиг. rt0. Испытание пиротехнических изделий.
п время горения по секундомеру, но также и наличие искрения,
характер горения, прогорание оболочки и т. п.
После сжигания составов производится повторная градуировка
гальванометра. Если данные градуировок в начале и после испыта-
испытаний образцов расходятся, тогда берут из них среднее значение.
Спла света подсчитывает» я так. Сначала определяют среднее зна-
ченпе показаний гальванометра, затем по графику градуировки опре-
139
деляют, какой освещенности соответствует это среднее значение.
Таким образом зная освещенность Е и расстояние R в м от фото-
фотоэлемента до сжигаемого образца, легко определить силу света |/
по формуле: ||||
Если при градуировке зависимость показаний фототоков от осве-
освещенности следует закону прямой линии, то в этом случае нет необ-
необходимости в пользовании графиком градуировки. Достаточно опре-
определить так называемую цену деления с, т. е. величину освещен-
освещенности Е в лк, вызывающую отклонение стрелки, или «зайчика», на
1 деление шкалы гальванометра.
Е освещенность в лк
Таблица 70
а показания гальванометра в делениях'
При этом цену деления следует определять при показаниях шкалы
гальванометра не менее 30 делений.
Зная цену деления с и среднее показание шкалы гальванометра а7
испытуемых образцов, можно определить силу света по формуле:
I =с • а - R*.
Пример. При градуировке получилась с = 8 лк/дел; среднее по-
показание гальванометра после сжигания образцов а = 50, а расстоя-
расстояние Б—10 м. При контрольной градуировке (после сжигания)
с = 8,5 лк(дел. Сила света будет равна »
. 50
= 41 250 се.
Звездки, приготовленные из составов, содержащих алюминий
и магний, дают силу света 25 000—35 000 се. Время их горения 10—
15 сек. В зависимости от соотношения компонентов в составе сила
света, разумеется, может колебаться в широких пределах.
Сила света сигнальных составов в виде звездок без содержания
алюминия или магния обычно находится в следующих пределах:
красный огонь 500—1500 сз
оранжевый » 1 Г>0— 400 »
желтый » 2(Ю—ЮОО »>
зеленый » 1500—5000 »>
синий >> 200—1000 »
фиолетовый» 100—200 >>
Из литературных данных известим \ что американские подкрыльные фа-
факелы, которые приводились в действие на высоте 100 м, давали силу света
'»;') 0(H се и время горения 2 мин., а осветительные бомбы для посадки самоле-
самолетов давали силу света ^.25 ооо се и время горения 3 мин.
В табл. 70 приводятся данные о силе света пиротехнических объектов 2.
' Жури- «Army Ordnance», июль—август, 1936.
2 № J, 2 и 3 по данным Лорентца.
11-0
А ~
•Наименование объектов
Сила света
в се
Осветительный патрон
Сигнальный патрон с одной звездкой . . .
Сигнальная бомба с одной и двумя звездками
Английские 'дТ-лич осветительные патроны . .
Французские 32-мм осветительные патроны
I,- железной оболочкой
То же [фасного огня в картонной оболочке .
Сигнальные патроны для бесствольного писто-
пистолета зеленого огня фирмы Эйсфельд
То же красного огня . . . • •
То же белого огня
36 000—54 000
450—900
1 800—4 500
30 000—til» 000
930—1 iOO
2 100
520—760
4100—7 300
Время
горения
сек
6—8
8—J M
3.2—4,2
Ь-я'
13—15
14
Если чувствительность гальванометра или фотоэлемента, а также
условия расстояния не позволяют измерять большие освещенности,
то в этом случае можно применять серые (дымчатые) фильтры. По-
Последние должны изменять световой поток не качественно, а коли-
количественно. Перед испытанием образцов серый (дымчатый) фильтр
вставляется в футляр фотоэлемента перед компенсационным фильт-
фильтром, полученную силу света умножают на коэфпциент поглощения
серого фильтра К:
I = KER*.
¦ Коэфициент серого фильтра может быть определен при помощи
эталонной лампы, которая применяется для градуировки, по фор-
формуле
т, а
Л~ v
где а — показания гальванометра без серого фильтра перед фото-
фотоэлементом;
аф—показания гальванометра с серым фильтром перед фото-
фотоэлементом.
Для определения К берется среднее значение показаний из че-
четырех измерений по всей шкале гальванометра:
rT a, + a« + (t, + о, я
JV
тдеах. а.г а3и ах примерно должны быть равными 20. 40. 60 и 80 деле-
делениям шкалы. При :^том измерения повторяют два-три раза и берут
среднее из полученных значений.
§ 86. Определение освещенности в полевых условиях
Определение освещенности в полевых условиях можно произ"
водить объективным люксметром, представляющим собой ящик-
футляр, в котором помещается чувствительный гальванометр и фото-
191
элемент. Последний для удобства в обращении можно располагать
на расстоянии 1—2 -ле от гальванометра. Фотоэлемент предварительно
градуируется таким образом, чтобы деления шкалы гальванометра
были выражены в лк. Зная освещенность и расстояние от фотоэле-
фотоэлемента до источника света, можно определить силу света осветитель-
осветительных изделий в полевых условиях.
Однако при определении силы света звездок. которые находятся
все время в движении (средняя скорость полета около 40 м-сек),
трудно определить и достаточной точностью расстояние до источника
света, при котором получается максимальное показание стрелкигаль-
в определенном масштабе в виде отрезков от центра измеренного
источника, а концы их соединяются непрерывной линией. Такая
фиг. 41. Траектории полета осветительных звездок-
ванометра. Обычно наибольшее показание соответствует тому "вре-
"времени, когда звездка находится на нисходящей ветви траектории,
под вершиной которой расположен фотоэлемент. И действительно,
эта часть траектории на фотоснимке получается наиболее яркой
(фиг. 41). Поэтому для подсчета силы света приходится брать рас-
расстояние от фотоэлемента до наиболее яркого участка траектории,
пользуясь масштабом фотоснимка..
Масштаб определяется следующим образом. Во время фотографи-
фотографирования траектории полета светящегося объекта одновременно фик-
фиксируются на пластинку два источника света (например, горящие
звездки), удаленные друг от друга на определенное расстояние.
§ 87. Кривые светораспределения
Когда говорят о силе света источника., то всегда подразумевают
значение ее в определенном направлении. Существующие источ-
источники света, например, лампа накаливания, имеют по разным на-
направлениям различную силу света. В светотехнике принято разли-
различать среднюю горизонтальную п среднюю сферическую силу света.
Средняя горизонтальная сила света определяется как среднее
арифметическое из всех значений сил света, измеренных в горизон-
горизонтальной плоскости (фиг. 42). Эти измерения производятся через
разные угловые промежутки; величины сил света откладываются
WQ'
Вертикальная'
кривая называется
горизонтальной или
экваториальной кри-
кривой светораспреде-
ления.
Очевидно,что сред-
средняя горизонтальная
сила света симмет-
симметрических объектов
(звездок или факе-
факелов) будет совпадать
с силой света, изме-
измеренной в одном на-
направлении. Горизон-
Горизонтальная или эквато-
экваториальная кривая све-
светораспре деления этих
звездок или факелов
будет окружностью.
Средняя сфериче-
сферическая сила света опре-
определяется как полный
излучаемый источником световой поток F, деленный на 4т; = 12,57;
Горизонтальная
плоскость
Фиг- 42. Положение горизонтальной и вертикальной
плоскости.
Данные средних сил сдета
Данные максимальных сил света
Фиг- 43. ,Кривые светораспределения
осветительных звездок из компонентов
Ba(NO3J +Mg + А1+смола.
По максимальней силе света
по средней силе света
Фиг- 44- Кривые светораспределения
факелов.
Средняя сферическая сила света определяется по вертикальным
или меридианным кривым светораспределения. Эти кривые графи-
графически изображают в произвольном масштабе силу света в плоскости,
Пиротехния—1044—13 -jog
проходящей через вертикальную ось симметрии. Построение верти-
вертикальной кривой аналогично построению горизонтальной кривой
светораспределения.
На фиг. 43 и 44 представлены кривые светораспределения звездок,
изготовленных на магнии п алюминии, и факелов на алюминии.
Эти кривые построены следующим образом. Сила света определялась
в плоскости, проходящей через ось симметрии сжигаемого объекта
под углами к фотоэлементу 0,45, 90, 135 и 180°.
Для примера приводятся данные для звездок.
Значения сил света
Таблица 71 откладывались в опре-
определенном масштабе и
полученные точки со-
соединялись плавной кри-
кривой. Пунктиром пока-
показана кривая, построен-
построенная по максимальным
значениям сил света,
сплошная кривая — по
значениям средних сил
света.
Кривые показывают,
что данные звездки дают
максимальное видимое
Значения сил света звездок (стрелка указывает
направление пламени)
Сила света
Положение сжигаемого
объекта и фотоэлемента
максималь-
максимальная
О'
45е
"*"*—'
45 000
49 000
38 000
32 00U
22 000
33 000
38000
30 000
24 000
17000
излучение подуглом 45°,
" " а факелы — при в и 45°.
Средняя сферическая,сила света звездок будет равна:
т 33 000 + 38 000 4- 30 000 + 24 000 4- 17 000 о , , лп
10 = г --— = 23400 св.
Световой поток звездок равен:
F = 4я/0 = 12,37 • 23400 = 357 000 лм.
Чем больше направлений было выбрано при измерении, тем точ-
точнее получится значение для средней горизонтальной и сферической
сил света.
Характер распределения сил света может влиять на условия
практического применения осветительных средств. Зная кривые
светораспределения, можно построить так называемые кривые рас-
распределения освещенностей на' поверхности.
Предположим, что источник света S (факел и др.) находится на
высоте #0, #15 #.2 (например, 100. 200, 300 и т. д. м), и что мы желаем
определить освещенность на поверхности в точках а0, аХ1 аг. Чтобы
построить кривые освещенности, необходимо сделать следующее:
1. Определить расстояния 7?0, 7?1? #2 от источника света ? до
точек д0, ах, а.2 по формуле
R = ///2 _|^ f 2 ,
194
*гйв Я — высота подвеса источника света;
г — расстояние на поверхности от точки а0 до точки ах, aQ—
по И Т. Д.
И — можно определить также по масштабу на миллиметровой
бумаге, так как Н и г известны.
2. Выразить отношение -^- через cos а.
w\
500
250
О
Z50
500
Фиг- 4 5- Кривые распределения освещенностей
на поверхности земли.
3. Для данных углов определить по кривой светораспределения
соответствующие значения сил света /0, /1? /.,...
4. После этого вычислить освещенность в различных точках а0,
ах, а.,... поверхности по формуле
?=-L ccs a,1
К"
для точки а0 cos а = 1.
5. Полученные значения освещенности от-
откладывают по оси ординат от точки а0, а рас-
расстояние г — от точки а0 до а± или а.2 и т. д.
по осп абсцисс.
Точки соединяются плавной кривей (фиг. 45).
Пример. Определить освещенность Ех на Фиг-46. Расположение
1 ' v ,v ,a^ источника света-
поверхности в точке at (фиг. 4Ь; при условии,
что источник света расположен на высоте Н.
Даны: расстояние aQ—at ~ г = 250 м, Н — 100 м п кривая
светораспределения.
1. Вычисляем 1{х от источника N до точки а1:
= Jtl'i + гг = /1002 +
269 м.
195
2. cos a ~ —- = -вд = 0,372 (в этом случае получается равным
примерно 68°).
3. Для данного угла 68° по кривой светораспределения найдем,
что сила света равна
/зя =66000 св.
4. Освещенность в точке а1 будет равна
Г! L ЬЬ 000 ,\ <~1Г-Л л п/
~ 1?/ cos a = ~ч?~ ^'3/2 ^ 0,34 лк.
Вычисленные точно так же освещенности для точек а0, а2, а3
при высоте Иг откладываются по оси ординат и соединяются плав-
плавной кривой.
После этого берут высоту Я2 и аналогичным путем производят
подсчет для точек а0, а1, а.2...
§ 88. Определение насыщенности цвета сигнальных огней
Под насыщенностью цвета сигнальных огней подразумевается
степень чистоты цвета и близости его к )дноименному цвету спектра.
Если к чистому спектральному цвету прибавлять белый цвет,
то будут получаться все более и более бледные смеси и получаемые
различные цвета будут отличаться по своей насыщенности. При на-
наблюдении сигнальных огней на расстоянии глаз лучше видит красный
цвет, чем зеленый, хотя спектральная кривая глаза показывает, что
чувствительность г; аза к зеленым лучам выше, чем к красным лу-
лучам. Это явление объясняется тем, что среда, отделяющая объект
наблюдения от наблюдателя, поглощает больше зеленые лучи и
и меньше красные. Вообще цвет с большей длшюй волны погло-
поглощается средой (воздухом) меньше, чем цвет с меньшей длиной волны.
Пламя сигнальных составов, в зависимости от присутствия селей
бария, стронция, натрия пт, д.. будет окрашено в тот или иной цвет,
причем, если лучей определенной части спектра будет больше, чем
лучей белого света, то, следовательно, насыщенность цвета будет
выше.
Насыщенность цвета в процентах выражается как отношение
яркости чистой цветности ко всей яркости смеси:
В} ¦ 100
где В\ — яркость монохроматических лучей;
Во — яркость белого света, которым разбавляются монохрома-
монохроматические лучи.
Насыщенность цвета сигнальных огней определяется помощью
фотоэлемента и гальванометра. Для определения величины Вк
196
светофильтры, пропускающие определенную часть
72 позволяет судить о выборе свето-
Таблица 72
Цвета
Фиолетовый
Синий . . .
Зеленый . .
Желтый . .
Оранжевый
Красный . .
Наиболее
типичный
цвет, соот-
ветствую-
ветствующий длине
о
волны А
Примерные
границы
цветов в
о
спектре А
4100
4 700
5 200
5 800
6 000
6 500
! 4 000—4 400
4 400—4 900
; 4 900—5 660
5 650-5 950
. 5 950—6 200
, 6 200—7 500
Таблица 73
применяются
спектра.
Помещаемая ниже таблица1
фильтров.
Для определения на-
сыщенности цвета авто-
ром применялись свето-
светофильтры, изготовленные
ГО И (Ленинград), с ха-
характеристикой, указан-
указанной в табл. 73.
Кривые пропускания ———
светофильтров указаны
на фиг. 47. Наибо-
Наиболее ' удовлетворитель-
удовлетворительным фильтром является
зеленый, так как он
пропускает лишь зеле-
зеленую часть спектра, в
то время как остальные
фильтры в той или иной
степени пропускают и
соседние участки спек-
спектра.
Методика определе-
определения насыщенности цвета
аналогична методике
-определения силы света
за исключением следу-
следующих особенностей.
Сжигают 10—15 образ-
образцов и отмечают показа-
показания силы фототоков от
светового потока, проходящего через светофильтр, поставленный
перед фотоэлементом. Затем, сжигают еще такое же количество
образцов и отмечают показания силы фототоков от светового по-
потока, не проходящего через светофильтр. Вычислив средние вели-
величины показаний гальванометра, в первом случае получают зна-
значение Вк , а во втором случае Во -f- Bi .
По величине BQ -f- BK одновременно можно определить и силу
света, для чего следует лишь воспользоваться данными градуировки
прибора. Таким образом состав сигнального огня характеризуется
двумя величинами: насыщенностью цвета и силой света.
В случае применения одновременно двух фотоэлементов, перед
одним из которых поставлен светофильтр, требуется вместо 20—30 шт.
испытывать всего 10—15 образцов. Описанный метод позволяет
Светофильтры
Синий
Полоса
спектра,
пропуска-
пропускаемого
фильтром
о
А
1
i
4 200—5 200*
Максималь-
Максимальная пропус-
пропускав мое ть
фильтрами
о
А
Зеленый 4 800—5 700
Желтый
Красный
5 700—6 6001
6.100 i
4 200—4 400
б 100—5 200
6 000—6 060
6 900—7 000
Ш. Фабр и, Общее введение в фотометрию, 1934-
197
1.0 \
OR-
0,6-
0,4-
o.z-
Красный фильтп .
Зеленый фильтр
Синий фильтр
Желтый фильтр
\ Г\
\
\
\ \
л \
/¦
/
/
/
/
/
/
' у~
/
/
/
1
j
1
1 ,
i /
1 /
i.
400
700 mf
-500 ' 600
Длина волны X
Фиг. 4 7. Кривые коэфициентов пропускания [Т) ) светофильтров.
Т а б л и ц а" 74
Компоненты составав
Насы- I
щенность Сила света
цвета ' ев
Зеленого огня: хлорат
бария—88% + иди-
тол—12%:
Красного огня: хлорат
калия 4- оксалат
стронция + идитол .
Синего огня: хлорат ка-
калия -}- роданистая
медь + цементатор -f
-f-хлор—органическое
соединение
40—45 ' 2 000—2 500
35
15
1200
800
Таблица 75
Компоненты составов
Зеленого огня: хлорат
бария + идитол . . .
Красного огня: хлорат
калия -f- оксалат
стронция -(- идитол
Желтого огня: хлорат
калия + нитрат ба-
бария-(-оксалат натрия-j-
-г смола
Насы-
Насыщенность
цвета
% ;
I
75 1
i
37 i
80
Цветовой
тон
о
А
5560
6220
5934
сравнивать по насыщен-
насыщенности цвета различные
составы сигнальных ог-
огней какого-нибудь одно-
одного цвета. «
В табл. 74 приводятся
данные насыщенности
цвета сигнальных огней,
полученные с указан-
указанными выше фильтрами.
Следует отметить,
что в зависимости от
скорости горения соста-
состава и качества применя-
применяемых фильтров выше-
вышеуказанные данные могут
колебаться в большую
или меньшую сторону.
Недостаток описанной
методики заключается
в том, что требуется ис-
испытывать сравнительно
большое количество об-
образцов, и, кроме того,
трудно изготовлять
фильтры, пропуска-
пропускающие узкую полосу
спектра.
398
А. А. Шидловским насыщенность цвета и цветовой тонг сигналь-
сигнальных огней определялись помощью трехцветного колориметра системы
ГОИ (Ленинград). Им были получены следующие результаты (см.
табл. 75, стр. 193).
§ 89. Получение кривых горения составов
Кривые горения составов дают возможность определить: а) ха-
характер горения составов в зависимости от времени; б) количество
световой энергии, воспринимаемой фотоэлементом. Таким образом
удается увязать две переменные величины: силу света и время го-
горения. Помощью кривых горения можно судить также п о качестве
приготовленных составов.
Получение кривых можно осуществить путем отдельных засе-
засечек показаний гальванометра через определенные промежутки вре;
менп горения или помощью регистрирующих приборов (осциллограф,
струнный гальванометр).
В первом случае для составов, сравнительно быстро горящих
A0—20 сек.), производят запись показаний гальванометра через
каждые 2—3 сек. горения. Для составов с продолжительностью го-
горения в 60 сек. и более засечка показаний гальванометра произ-
производится через 5—6 сек.
Для каждого показания гальванометра согласно градуировк6
по дочитывается сила света, значения которой откладываются по
оси ординат, а время горения откладывается по оси абсцисс. Полу-
Полученные точки соединяются плавной кривой.
Средняя сила света вычисляется как среднее арифметическое из
полученных частных значений сил света
или же сначала подсчитыпается среднее показание гальванометра
«1 -f tta-f W8+ ...Пк
"° = к ~ '
а затем по данным градуировки определяют, какой освещенности
оно соответствует, ik подсчитывают силу света.
Так как начало и конец горения не характеризуют природу
самого вещества, то при подсчете средней силы света не принимаются
во внимание показания гальванометра, которые соответствуют
первому и конечному периоду горения. Для звездок с продолжи-
продолжительностью горения до 20 сек. не принимаются во внимание показа-
показания гальванометра в начале и конце горения до 2—3 сек., а для
сегментов и факелов — до 5—<6 сек.
Более наглядная а правдоподобная кривая горения получается
помощью автоматически регистрирующих приборов: осциллографа
или струнного гальванометра, из которых мы остановимся на по-
последнем.
1 Цветовым тоном и практике называют качество цвета, характеризуемое
длиной волны-
199
ЛНкумулитвры
Е 81/
ПО V
К фото ллементу
Фиг- 48- Схема установки струнного гальванометра для измерения силы света огней и фотосъемки кривых горения-
Сила сдбта
Фиг. 49. Кривая горения осветительного состава
Ba(NOaJ+Mg-f смола-
Фиг. 50. Кривая гореиип осветительного состава Ba(NOsJ+Al+Mg-fсмола.
Фиг- 5J. Кривая горения состава зеленого огня
Ва(СЮ3)а + смола ¦
Время
Фиг. 52- Кривая горения 20-мм трассирующего снаряда.
Устройство и принцип действия струнного гальванометра за-
заключается в следующем (фпг. 48). Между двумя полюсами электрр-
магнита Я и Я15 питаемого аккумуляторами Et в 8 в и силой тока
3 а на особых штифтах закреплена воллостонова нить1 толщиной
0,005 мм. Под действием проходящего по ней фототока нить из-
изгибается в сторону, как бы выталкиваясь из магнитного поля.
Помощью лампы L и увеличительной системы — микроскопа — от-
отклонение нити можно проектировать на экран. Благодаря цилин-
цилиндрической линзе с, закрепленной в экране, можно получить на вра-
вращающемся с определенной скоростью барабане проекцию нити
в виде темной точки. Вся установка приборов смонтирована в свето-
светонепроницаемом ящике. Перед съемкой по окружности барабана при
красном свете надевается лента фотографической бумаги; после
этого барабан пускается в ход, и, как только воспламенится состав,
тут же включается лампа л. Образующийся в фотоэлементе ток про-
проходит через нить, которая в магнитном поле отклоняется от своего
начального положения в сторону, оставляя при этом след на фото-
фотоматериале.
На фиг. 49—52 приведены кривые горения составов и изделийг
полученные автором.
растворяя его в азотной кислоте.
ГЛАВ А XIII
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ВЗРЫВЧАТЫЕ СВОЙСТВА
ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ И МЕТОДЫ ИХ ИСПЫТАНИЯ
§ 90. Стойкость пиротехнических составов
Под стойкостью пиротехнических составов подразумевают спо-
способность их сохранять свои физико-химические свойства в процессе
хранения. Большинство применяемых составов, вообще говоря,
довольно медленно изменяется на воздухе при обыкновенной темпе-
температуре и влажности. С повышением температуры и относительной
влажности (особенно последней) разложение ускоряется. Неболь-
Небольшие изменения температуры (до 50°) не оказывают значительного
влияния на стойкость составов.
Продукты разложения пиротехнических составов представляют
собой, главным образом, твердые вещества. Например, в результате
окисления алюминия или магния образуются их окислы MgO, AL3O3,
а при разложении нитратов и хлоратов получаются соответственно
окислы и хлориды. Эти продукты делают состав более инертным,
между тем как продукты разложения эфиров азотной кислоты,
бездымных порохов и бризантных взрывчатых веществ ускоряют
дальнейший процесс разложения этих веществ.
В основе определения стойкости пиротехнических составов ле-
лежит химический анализ, производимый как до, так и после хранения
составов при различных условиях температуры и влажности. Хи-
Химический анализ позволяет дать оценку качественных и количествен-
количественных изменений составов, происшедших за определенный промежуток
времени. Показателями степени стойкости при этом являются ха-
характерные продукты окисления или восстановления компонентов.
Разберем это на нескольких примерах.
1. В осветительном составе, содер?кащем нитрат бария -Ь маг-
магний — цементатор, по количеству магния и окиси магния можно
судить о степени его стойкости. При взаимодействии магния с вла-
влагой выделяется водород
Mg + 2Н2О = Mg(OHK -f- H2,
который восстанавливает нитрат бария до аммиака с образованием
гидрата окиси бария
3J + 8Н2 = Ва(ОЫJ -f 2NH3 -f 4H2O.
203
В числе продуктов разложения находится и незначительное коли-
количество азотистой кислоты.
Образующаяся на металлическом магнии защитная пленка MgO
плохо растворима в воде, поэтому окисление магния идет сравни-
сравнительно медленно. Гидрат окиси бария, кроме того, понижая раствори-
растворимость гидрата окиси магния, препятствует дальнейшему окислению
магния.
2. В осветительном составе, содержащем нитрат бария -f магний+
-г алюминий + цементатор, по количеству Mg, Л1, MgO и А12О;!
также можно судить о его стойкости.
При наличии алюминия могут иметь место следующие реакции.
Гидрат окиси бария при взашюдьйстгжи с алюминизм дает алю-
мимат бария
2А1 + Ва(ОНJ + 2Н2О = Ва(А1Оа)а + ЗН2.
Эта реакция идет довольно энергично, так как алюминат бария рас-
растворим в воде. Выделяющийся водород в свою очередь, восстанавли-
восстанавливая нитрат бария до гидрата окиси его, еще более способствует рас-
растворению алюминия. Кроме того, аммиак, выделяющийся при взаимо-
взаимодействии нитрата бария с водородом, реагирует с нитратом бария по
уравнению
2NH4OH + Ba(NO3),^±Ba(OHJ + 2NH4NO3.
Так как гидрат окиси бария вступает во взаимодействие с алю-
алюминием, то равновесие этой реакции будет сдвигаться в правую сто-
сторону.
Таким образом в осветительном составе на магнии продукты вос-
восстановления (аммиаки гидрат окиси бария) препятствуют окислению
магния, а в осветительном составе на магнии и алюминии эти две
щелочи разрушают металлический алюминий. Под влиянием влаж-
влажности в последнем составе корродирует, главным образом, алюминий,
а магний изменяется в меньшей степени.
При наличии свободного обмена воздуха углекислота нейтрали-
нейтрализует гидрат окиси бария
Ва(ОИJ + СО3 = ВаСО3 + Ы2О,
и тем самым частично устраняет,влияние его на стойкость состава.
3. В составе сигнального огня из компонентов: хлорат калия-{-
+ вещество, окрашивающее пламя -f- цементатор, по количеству
иона хлора можно судить о стойкости, состава
2КСЮ3 = КС1 -f КС1О4 + Оа.
В качестве проб, позволяющих судить об относительной стойкости
пиротехнических составов, применяются следующие:
а) выдержка составов в термостате при температуре 50° (неко-
(некоторые составы выдерживают при 100°);
б) выдержка составов при определенной, главным образом 90—
95%, относительной влажности;
204
в) комбинированная выдержка, т. е. выдержка сначала при по-
повышенной температуре, а затем при повышенной влажности и ком-
комнатной температуре и т. д.;
г) одновременное воздействие на состав повышенной температуры
и влажности E0—60° и 90—95% относительная влажность).
После выдержки в определенных условиях в течение определен-
определенного промежутка времени состав подвергают химическому анализу
и по продуктам разложения судят об относительной его стойкости.
Из указанных проб наиболее жесткими являются третья и четвер-
четвертая пробы. Для исследования на стойкость, составы в виде порошка
или спрессованных звездок помещаются в определенные условия
хранения на известный срок. Обычно первая и вторая пробы про-
продолжаются от 6 до 12 мео. и более, третья проба от 4 до 12 мес. и,
наконец, четвертая от 0,5 до 1 мес. После этого составы анализируют
на продукты распада.
Однако химический анализ не всегда может дать ответ о допусти-
допустимом времени хранения составов вообще. Это объясняется тем, что
еще не разработаны допускаемые пределы химического изменения
составов в связи с допустимым уменьшением пиротехнического эффек-
эффекта (сила света, цветность, зажигательное действие и т. д.). Поэтому,
чтобы дать ответ о сроках хранения составов, было бы наиболее пра-
правильным исходить не из форсированных условий хранения (повыше-
(повышения температуры и влажности), а из естественных условий хранения.
Если известна стойкость каких-либо составов, хранившихся про-
продолжительное время E—10 л.) в естественных условпях, то е ней
можно сравнивать стойкость аналогичных новых составов при усло-
условиях повышенной влажности и температуры.
§ 91. Методы анализа пиротехнических составов
1. Анализ осветительного состава, содержащего нитрат бария+
-f- магний -f- цементатор (идитол, шеллак), производится путем
растворения в тигле Шотта магния и нитрата бария состава в раз-
разбавленной соляной кислоте A : 4) и взвешивания высушенного
при температуре 60—70^ остатка до постоянного веса.
Барий осаждают из раствора кипящей разбавленной серной кисло-
кислотой 1H.>SO4: 5НаО. Фильтруют через беззольный фильтр и подсушен-
подсушенный осадок сжигают в платиновом тигле. Полученный BaSOj пере-
перечисляют на Ba(NO3K.
Оставшийся в фильтрате махчний определяют принятым в коли-
количественном анализе способом осаждения фосфорнокислым натрием
или аммонием.
Определение активного (металлического) магния производится
по способу С. К. Паникова. Навеска около 1 г состава в тигле Шотта
отмывается от цемеитатора спиртом A00—125 ли). Затем, в том же
тигле отмывается нитрат бария прозрачным насыщенным раствором
гидрата окиси бария A50—175 мл). После промывки холодной ди-
дистиллированной водой и спиртом тигель с осадком высушивают при
температуре 75° в течение 1 часа.
205
fii
Магний определяется газометрическим методом.
Точная навеска магния не более ОД г (из тигля Шотта) в малень-
маленьком стаканчике при помощи стеклянной палочки (фиг. 53) опускается
в сосуд .4, который предварительно разобщен с измерительной бю-
бюреткой В. имеющей на конце вид капиллярной трубки К. После
опускания стаканчика с навеской вставляется бюретка В, хорошо
пришлифованная к выходному
отверстию С сосуда А. В целях
обеспечения герметичности при-
прибора пространство *S заполняет-
заполняется водой. Далее, при откры-
открытых кранах q, e, m измеритель-
измерительный цилиндр D наполняют до
верху водой, поднимая для
этого наполненную водой гру-
грушу Е. После закрытия кранов
' и q внутри прибора создается
атмосферное давление. При за-
закрытом кране ([ в бюретку В
наливается разбавленная соля-
соляная кислота A : 3), после чего,
для создания разрежения, от-
открывается кран /, груша Е
опускается ниже и из бюретки
В спускают в сосуд А точный
объем соляной кислоты (около
7 мл). При взаимодействии маг-
магния с соляной кислотой выде-
выделяется водород
Mg + 2HCl=MgCl3+K2J
который вытесняет воду из из-
измерительного цилиндра в гру-
грушу Е.
После охлаждения газа, на
что требуется около 45 мин., и
приведения к одному уровню
поверхностей воды в груше Е
и цилиндре I) в последнем от-
отсчитывают объем выделившегося водорода, вычитая из показаний
отсчета объем введенной соляной кислоты.
Объем выделившегося водорода приводят к нормальным условиям
по формуле:
V - V Шо ~ ш) 273
о ~ 7НП B73 -f 0 '
где Уо — искомый объем при нормальном давлении и температуре 0°;
у — отсчитанный объем в цилиндре при температуре t и Во мм
[давлении;
206
-Резина 7
фиг- о'д. Прибор для определения
активного Mg a Al.
Во — наблюденное барометрическое давление и приведенное к 0°;
ш — упругость водяного пара.
Зная вес 1 л водорода @,08998 г), можно определить процентное
содержание металлического магния.
Анализ указанного осветительного состава можно произвести и
более быстрым, но приближенным способом. При этом цемеитатор и
нитрат бария определяются по разности после отмывки первого
спиртом и второго — холодной дистиллированной водой. В тигле
остаются металлический магний, окись магния и остатки цемента-
тора. После обработки разбавленной соляной кислотой A:4) опре-
определяют остаток цементатора, которого прибавляют к количеству
цементатора, полученного по разности при отмывке навески спир-
спиртом. Так как при отмывке нитрата бария водой часть металлического
магния окисляется, то в этом случае количество активного магния
можно определить только с точностью до 1%.
Если в составе вместо смолы имеется сера, тогда навеску обраба-
обрабатывают разбавленной соляной кислотой. При этом магний и нитрат
бария растворяются, а сера останется в осадке. Из фильтрата оса-
осаждают барий в виде сульфата бария, а магний — в виде пиро-фос-
форнокпслого магния Mg2P2O7.
2. Анализ осветительного состава, содержащего нитрат бария-f-
+ магний + алюминий + цементатор, производится следующим об-
образом. Сначала навеска около 1 г состава в тигле Шотта обрабаты-
обрабатывается спиртом. Нитрат бария отмывается холодной дистиллирован-
дистиллированной водой. Количества цементатора и нитрата бария определяются
по разности в весе. В тигле остаются; металлический магний, окись
магния, металлический алюминий, окись алюминия ц остатки це-
цементатора.
Активный алюминий определяют аналогично активному магнию,.
с той лишь разницей, что на 0,1 г навески, взятой из тигля, действуют
не соляной кислотой, а 40% раствором щелочи (9 ли), которая не
действует на магний:
А1 + ЗКОН = А1((ЖK -f ЗН.
Для определения активного магния раствор из прибора разбав-
разбавляют дистиллированной водой, фильтруют, а затем отмывают ще-
щелочь дистиллированной водой и спиртом. Фильтр вместе с магнием
после высушивания при температуре 70° опускается в прибор для
определения активных металлов.
При указанном методе металлического алюминия получается
на 1—1;5% меньше действительного количества. Для более точного
определения активного алюминия С. К. Панико;; рекомендует во
время отмывки нитрата бария пропускать в тигель Шотта углекис-
углекислый газ, который будет нейтрализовать образующуюся щелочь и
тем самым предохранять алюминий от окисления. В последнем слу-
случае магний определяют из отдельной навески, в которой нитрат ба-
бария отмыт водой.
207
3. Анализ состава красного огня, содержащего хлорат калия-Ь
~j- оксалат или карбонат стронция + цементатор (смола), произ-
производится путем обработки 1 г навески в 30 мл разбавленной соляной
кислоты A : 4).
Цементатор отфильтровывают, промывают холодной водой до уда-
удаления соляной кислоты, высушивают при температуре 60—70° и
взвешивают. Фильтрат нейтрализуют аммиаком, прибавляют не-
небольшой избыток разбавленной серной кислоты и к раствору при-
прибавляют равный объем этилового спирта. Сульфат стронция от-
отфильтровывают, промывают и высушивают. После этого осадок
с фильтром сжигают. Полученное количество SrSO4 перечисляют на
SrC2O4 • Н2О nnnSrGO3.
Хлорат калия определяется из отдельной навески, для чего це-
цементатор отмывается спиртом, а затем хлорат калия — теплой во-
водой. Раствор хлорида калия, образовавшегося после восстановления
хлората калия нитритом натрия по уравнению
= KGl + 3NaNO
КСЮ3 -f SN
s,
титруют раствором нитрата серебра, по Фольгарду,
KGl + AgNO3 = AgCl + KN°3-
По количеству израсходованного раствора нитрата серебра рас-
рассчитывают процентное содержание хлората калия в составе.
4. Анализ состава зеленого огня, содержащего хлорат бария+
-\- цементатор (смола) -f парафин, производится следующим об-
образом. В начале парафин отмывается чистым бензином. Полученный
фильтрат упаривается на водяной бане досуха; затем парафин су-
сушится при температуре 70° до постоянного веса и определяется по
разности. Тигель Шотта с остатком также сушат до постоянного веса,
после чего хлорат бария отмывается водой а оставшаяся в тигле
Шотта смола высушивается до постоянного веса при температуре
70°. В водяном фильтре барий определяется обычным методом оса-
осаждения его разбавленной серной кислотой.
§ 92. Определение стойкости пиротехнических составов
пробой смачивания
В химии известно не мало примеров, когда при увлажнении ряда
веществ или их смесей замечается выделение тепла.
На этом принципе инж. С. К. Паниковым была предложена так
называемая проба смачивания. Последняя состоит в том, что изоли-
изолированный состав смачивается водой и термометром регистрируется
повышение температуры. Эта проба позволяет судить о стойкости
по отношению к влажности составов, содержащих алюминий, маг-
магний или сплавы этих металлов. Выделение тепла происходит за счет
теплоты реакции окисления этих металлов.
Проба производится следующим образом (фиг. 54).
203
В стаканчик емкостью 75 мл помещается навеска состава 3 в ко-
хичестве 10 г. После прибавления к составу 10 мл воды стаканчик
по возможности быстро закрывают корковой пробкой 4 с термо-
термометром -5. затем стаканчик ставят в кристаллизатор 1 и со всех сто-
сторон покрывают теплоизоляционным материалом 2. Прибор поме-
помешается за стеклянный предохранительный щит. Подъем температуры
наблюдается через каждые 5 мин. Полученные данные изображаются
в виде кривой температур смачивания, для чего по оси абсцисс от-
120
WO
60-
2 40-
zo-
T
I
N1 \n2
^—^ N4 NS
Фиг 54. Прибор для испытания
составов пробой смачивания.
О 20 40 60 3S ЮО 120 140 ISO /SO tMUH.
Фиг. 53. Кривые смачивания-
кладывается время в минутах, а по осп ординат — температура
в ° С. На фиг. 55 представлены кривые температур смачивания сле-
следующих составов:
№ 1 — двойная смесь ВаО2 -4- Al:
Л° 2 — осветительный состав Ba(jNO3), -j- Mg + Al -p ндптол:
,\o :_; — осветительный состав Ba(NO3)., ~- Mg — идитол:
jYo ;—двойная смесь BaO3-fMg;
JY» 5 — осветительный состав Ba(NO3J + Mg -(- Al + олифа.
Кривые № 4 и № 1 показывают, что при смачивании смесп BaO2-f-
-f- Mg подъема температуры не наблюдается, между тем как смесь
ВаО2 + А1 дает значительный подъем температуры. Это объясняется
тем, что благодаря наличию в перекиси бария окиси бария, образую-
образующей с влагой гидрат окиси, раствор получается щелочным и создаются
условия для бурной реакции перекиси бария с алюминием.
Если даже в перекиси бария нет свободной окиси бария, то гидрат
окиси бария все же образуется при смачивании смесп ВаО3-|-А1,
так как выделяемый металлом из воды водород восстанавливает
перекись бария до гидрата окиси по уравнению:
ВаОа + 2Н = Ва(ОНJ.
Кривая № 3 вначале поднимается вверх. Этот отрезок соответ-
соответствует периоду окисления магния. По мере образования гидрата
окиси бария растворимость гидрата окиси магния понижается, что
изображено отрезком кривой, идущей параллельно оси абсцисс.
IIiipoTexHHH--10ii--i4 20!)
В осветительном составе № 2 после смачивания идет непрерывное
нарастание температуры. Это объясняется, как было указано выше,
тем, что под влиянием влаги образуется щелочной раствор, который
и окисляет алюминий. Анализ этого состава после воздействия на
него воды показывает, что процент активного алюминия снижается
до 29, а процент магния — до 83. В составе № 5 не наблюдается
подъема температуры, что объясняется флегматизирующими свой-
свойствами олифы, которая по высыхании образует на металле пленку,
предохраняя его от соприкосновения с водой.
Указанная проба определения стойкости составов носит каче-
качественный характер, если же увязать эту пробу с химическим ана-
анализом состава после воздействия на него воды, то она будет иметь и
количественный характер.
Описанная проба смачивания дает возможность очень быстро
сравнивать стойкость составов по отношению к влажности. В этом
и заключается ее преимущество перед другими методами испытаний
составов на стойкость, которые требуют много времени для своего
выполнения.
§ 93. Сравнительная характеристика составов по стойкости
По степени химической стойкости пиротехнические составы
можно подразделить на три основные группы.
Первая группа — стойкие составы, т. е. та-
такие, которые в течение более или менее продолжительного срока хра-
хранения (ок. 10 л.) не претерпевают значительных химических изме-
изменений. Однако под влиянием влажности скорость горения и чувст-
чувствительность к начальному тепловому импульсу у них уменьшаются.
К этой группе относятся, главным образом, составы сигнальных
огней, не содержащие металлов пли серы, например:
а) состав красного огня, содержащий хлорат калия -\- вещество,
окрашивающее пламя (SrC2O4, SrCO3) -f- цементатор (идитол, шел-
шеллак и т. п.);
б) состав зеленого огня, содержащий хлорат бария 4- цементатор.
Вторая группа — средней стойкости составы,
т. е. такие, которые при обычных условиях хранения претерпевают
изменения, но не настолько, чтобы можно было говорить о их служеб-
служебной непригодности. К этой группе относятся, главным образом,
осветительные, трассирующие и термитно-зажигательные составы,
не содержащие хлоратов, перхлоратов, как, например*.
нитрат бария -J- алюминий -f цементатор, или сера;
нитрат бария + нитрат калия — алюминий + цементатор;
нитрат бария 4-магний + смола, или масло;
нитрат бария + сплав AlMg —цементатор;
нитрат бария + алюминий ~\- магний + цементатор;
окись железа -t- нитрат бария — алюминий -j- цементатор-
Из этих составов наиболее стойкими являются составы на алюми-
алюминии, затем составы на магнии. Причем, степень коррозии составов
210
с одним металлом будет определяться наличием в нем металлических
примесей. Относительно менее стойкими являются составы на алю-
алюминии и магнии. Однако опыты показали, что последние составы
в течение 7 л. в условиях герметической укупорки, хотя и претерпе-
претерпевают изменения, т. е. металлы алюминий и магний частично пере-
переходят в А12О3 и MgO, но это происходит н незначительной мере и за-
заметно не отражается на пиротехническом действии.
Третья группа — нестойкие с о с т а в ы, т. е. такие,
которые даже при непродолжительном хранении A—2 г.) теряют
своп первоначальные пиротехнические свойства настолько, что
оказываются непригодными для дальнейшего употребления.
Наиболее показательным в этом отношении является состав зе-
зеленого огня, содержащий хлорат бария -f- магний -f- шеллак -f-
-\- молочный сахар. Этот состав после 2 л. хранения в патронах ока-
оказывается совершенно непригодным и дающим при горении не зеленое
пламя, а бледнозеленое.
Анализ показывает, что значительное количество, содержавше-
содержавшегося в этом составе магния переходит в окись магния. Окисление
магния идет в более значительной степени, чем восстановление хло-
хлората бария до хлоридов. Наличие в составах хлоридов способствует
коррозии металлического магния, причем их действие усиливается
с увеличением атомного веса металла.
К числу нестойких составов относятся все те составы, которые
содержат хлораты с металлами или серой.
94. Гигроскопичность пиротехнических составов
Гигроскопичностью называется способность вещества (состава)
поглощать влагу из воздуха. Зависит она от физико-химических
свойств вещества (состава) и от относительной влажности воздуха.
С увеличением влажности воздуха гигроскопичность увеличивается.
Каждое вещество способно поглощать влагу в условиях опре-
деленной минимальной влажности, ниже которой вещество влагу
не поглощает. Эта величина называется гигроскопической точкой.
Для различных веществ значение ее является различным. Так, на-
например, едкий натр начинает притягивать влагу при 5,7% и выше
относптельной влажности, в то время как хлорат калия притягивает
влагу лишь при 97,2% и выше относительной влажности.
В табл. 76 приведены данные упругости паров насыщенных рас-
творов при 20° и соответствующая им определенная относительная
влажность.
Таблица показывает, что для получения, например. 55.6% от-
носительной влажности при 20° достаточно взять насыщенный рас-
раствор А1AЧО3K. Вместе с этим таблица показывает, что азотнокислый
алюминии, например, способен поглощать влагу прп определенной
минимальной относительной влажности, т. е. прп 55,6%.
Методика определения гигроскопичности составов заключается
в следующем. Точная вывеска окол 5 г измельченного и просеянного
211
а Г. л н ц а 76
Данные Landoit'a
упругость
паров насы-
насыщенных рас-
гворов при 20
мм
упругость
паров насы
щеннык
творов при 20
мм
относительная
влажность
тносительная
влажность
о/
NaOH
Mn(NO3),
A1(NO3K
NaNO3
KNO:,
NH4NO3
NaC103
KG1O3
K2SO4
NH4C1
Nad
H.,0
через определенное сито состава насыпается в стаканчик диаметром
5 см ж высотой 4 см слоем не более 0,5 см. Навеска состава в стакан-
стаканчике подсушивается при температуре 60—65° в течение 5 час, после
чего она помещается для охлаждения в эксикатор с хлористым каль-
кальцием (не менее, чем на 30 мин.). Далее навеска со стаканчиком взве-
взвешивается и ставится в эксикатор с 80—95% относительной влаж-
влажностью. Через определенные промежутки времени производят взве-
взвешивание в течение нескольких месяцев.
Для относительной характеристики составов по гигроскопичности
иногда испытывают готовые шашки, запрессованные под опреде-
определенным давлением. В табл. 77 приводятся данные о гигроскопич-
гигроскопичности некоторых двойных смесей в виде 10-г шашек, спрессованных
под давлением 200 кг/см2, полученных в условиях 95% относительной
влажности в течение 80 суток.
Т а о л и ц а 77
Наименование смеси
Цитрат бария -f- шеллак.
» » -\- идитол .
,> ,> + декстрин
,> ,> -у- канифоль
232
Гигро-
скопич-
скопичность
о/
0,68
0,82
7,38
0.48
Наименование смеси
Гигро-
скопич-
скопичность
о/
Перхлорат калия -г шеллак
Перхлорат + идитол . . .
r> _i_ декстрин . ¦
,> -~ канифоль . .
0,73
1.13
9.07
0,52
§ 95. Температура вспышки _
пиротехнических составов 1
Под температурой вспыш-
к и пиротехнических соста-
вов подразумевается та наи-
меньшая температура, при
которой происходит самопро-
самопроизвольное разложение соста-
состава со скоростью, достаточной
для получения звукового
эффекта. Разложение соста-
составов может иметь место и при
более низких температурах,
однако, оно при этом про-
протекает медленнее и не носит
характера вспышки.
Температура вспышки
пиротехнических составов
определяется, как и темпе-
температура зспышки взрывчатых
веществ, следующим обра-
образом. Навеска состава 0.05 г
с точностью i 0,02 г поме-
помещается в латунную гильзу,
которая опускается в нагре-
нагретый сплав Вуда (8 ч. Bi,
4 ч. РЬ. 2 ч. Sn, 1 ч. Cd).
Определение производит-
производится двояким путем:
а) в нагретых! до темпе-
температуры 100° сплав опускают
гильзу с составом, после чего
повышают температуру со
скоростью 5° в 1 мин. и фик-
фиксируют по термометру тем-
температуру, при которой про-
происходит вспышка;
б) гильзу <; составом по-
помещают в сплав, нагретый
до температуры, близкой
к ожидаемой температуре
вспышкп. Если в течение
•"> мпн. вспышки не проис-
происходит, берут новые навески
и опять опускают в сплав
Вуда, температуру которого
повышают на 20°, и* т. д. до
Но
со с-
СО -Т
1 о
Л
СО (ТО
эт -ф
г- оо
о с
л
— —4
Лл
! 1 .
Ю )О 1
оо оэ
со <г
~ со
213
тех пор, пока но истечении определенного времени не получится
вспышка 1.
Данные о температурах вспышек двойных смесей сведены в
табл. 78.
Таблица показывает, что температура вспышки смесей хлората
калия с горючим ниже, чем температура вспышки смесей перхлората
калия или нитрата бария с темп же горючими.
В табл. 79 приводятся данные о температурах вспышек различ-
различных составов, определенных по второму способу.
Таблиц а 79
Л?
по
пор.
Компоненты составов
Темиература<
вспышки
°С
Время
выдержки
Осветительные с и <¦ т а в ы
Нитрат бария -г алюминий + магний +
-f- идитол . ' '*50—480
Нитрат бария + магний -f- идитол . . . . 440
Нитрат бария + магний -г шеллак .... 450
Составы сигнальных огней
Хлорат калия + оксалат стронция + иди-
идитол ! 290
Хлорат калия -f- оксалат стронция + !
4- шеллак I 300
Хлорат бария + идитол . ! 300
Хлорат бария -f- шеллак . i 250
25—14 сеп
25 »
20 »
3,5 мим.
i 7 сек
36 *
18 »
Из этих данных видно, что наиболее чувствительными к тепловому
импульсу являются составы, содержащие хлораты калия и бария.
Менее чувствительными являются осветительные составы.
Данные о температурах вспышек, указанные выше, в зависимости
от соотношения компонентов, входящих в состав, могут колебаться
в ту или другую сторону.
В табл. 80 приведены данные о температурах вспышек, получен-
полученных по второму способу, но с навеской 0,5 г'2.
Иногда данные о температуре вспышки дополняют графиком,
выражающим зависимость температур вспышек от времени выдержки
состава в нагретом до определенной температуры сплаве Вуда. На
фиг. 56 (стр. 218) приведена кривая температуры вспышки осве-
осветительного состава из компонентов Ba(NO3J -r Al ~i~ Mg ~i~ идитол.
1 Методика определения взрывчатых свойств подробно описана в курсе
авторов В. И. Попова, К. К. С н и т к о и М. Т- Л и л о в а, Лабора-
Лабораторное получение и испытание бризантных взрывчатых веществ, 1935.
2 «Пиротехшш», сборн- перев. ст., ВХНИИ, 1934.
214
Т а б л и ц а 80
Состав
Соотношение компонентов
о/
Наименьшая
температура
вспышки
Ос ветител ьно го
огня . .
Красного огня
КС1О
+ Л1
КСЮ3 — 60 + SrC,Ot 24' " акароид-
ной смолы 1,5+ молочный сахар
1,5, + декстрин'3,5
» > . . ! КСЮ3 25,9 + Sr(NO3J 55,0 + акаро-
идной смолы 18,5
Зеленого огня . . Ва(СЮ3J 81 + акарондной смолы 19
¦> . . ' Ва(СЮ3)^ 25
: Ba(NO,),5
КСЮ8 25
акароидной смолы 21
декстрин 4
| Ва(С1О8J 25 + Ba(NO3), ¦ 62,5 + \
| + акароидной смолы 12,5 j
Синего огня . . . ! КСЮ3 63,3 + швейнфуртская зелень
; Gu(C3H3O2)a 3Gu(AsOaK — 21
j + канифоль 9,4 + декстрин 6,3
Реактивный состав Пороховая мякоть 88,5 + уголь 11,5
Не вспыхивает
до 360э С
225° С
248
290" С
3С (со взрывом)
2L83 С
2933 С
215= С
312- С
§ 96. Чувствительность пиротехнических составов к удару
и трению
Методика испытания составов на чувствительность к удару ана-
аналогична методике испытаний взрывчатых веществ. Чувствительность
к удару определяется на копрах путем сбрасывания груза с той или
иной высоты на определенную навеску. Навеска состава 0,03 ±
± 0,002 г в виде порошка, просеянного между ситами, имеющими
20 отверстий па линейный сантиметр и 35 отверстий на линейный
сантиметр, или в виде спрессованной лепешки помещается в при-
приборчик Каста. Площадь наковальни и бойка, между которыми
помещается вещество, равна 0,5 см2.
В ппротехнии часто применяется способ характеристики чув-
чувствительности составов процентом взрывов при определенной жи-
живой силе удара, равной 2,5 кг • м (высота 25 см и груз 10 кг). Число
испытаний производят не менее 25.
В табл. 81 приведена чувствительность некоторых составов
к удару.
Данные показывают, что порошкообразные составы обычно более
чувствительны к удару, чем спрессованные.
Кроме известного приборчика Каста применяется приборчик
с поверхностью наковальни 0,78 см2 (диаметр 1 см). В этом случае
берут навеску в 0,05 г.
Прп этих условиях' получаются результаты, показанные в
табл. t2.
215
Т аблнца 81
В:5рЬШ0В
.No '
по
пор. ,
Компоненты г останов
порошко-
порошкообразного
госта ва
состава
б виде
спрессован-
спрессованной лепешки
Осветительный состав: нитрат парна - алю-
алюминий -г идитол . . . . • ~> 50
Осветительный состав: нитрат пария -
-г сплав AlMs? — ндптол ~ канифоль .... »6 ! 85
Состав зеленого огня: хлорат барин 88% -г !
-f идитол 12% ¦><> i 50
Состав красного огня: хлорат калия Н6% —
+ оксалат стронция 20% - ндптол 11°,,. . . 06 ( (>6
Тротил | 4—8 ; —
Т а б л а ц а 82
№
по
пор.
Компоненты составов
% взрывов
порошко-
порошкообразного
состава
Осветительный состав: ни- .
трат парии — алюминий. ~- \
-г магний -¦ ндптол ¦ . . ' около 80
Состав красного огня: хло- ;
рат калия ~ оьталат строн-
стронции + нднтол | 100
! Воспламенптрльный состав: |
j нитрат бария — перекись ба- j
рия -г магний — ндитол . . . | около 100
В зависимости от техники приготовления состава, качества
компонентов и т. д. результаты для одного л того же рецепта могут
иногда колебаться в большую илп меньшую сторону. Тем не менее,
вышеприведенные данные показывают, что пиротехнические составы
чувствительнее к удару, чем некоторые бризантные взрывчатые
вещества, как тротил, пикриновая кислота и др.
Испытание пиротехнических составов на чувствительность к тре-
трению чаще всего ограничивается растиранием небольшой навески
@,05—0,10 г) состава в фарфоровой ступке неглазурованным пестом.
Это испытание дает только качественную характеристику чувст-
чувствительности. Наиболее чувствительными являются составы, содер-
содержащие хлораты.
216
§ 97. Скорость детонации, бризантность и фугасное действие
пиротехнических составов
Сказанные характеристики определяются так же. как это при-
принято делать при испытании взрывчатых веществ.
В табл. 83 приводятся соответствующие характеристики некоторых
составов.
Таблица 83
.V
По
Пор.
Компоненты составов
о _
3 я
Расширение в бом-
бе Трауцля, см3
?•*§ р х , 5 2 ?.
* ? о
О J г-
1 Осветительного огня: нитрат
парня -:- алюминий -Ь магний ~
— идитол
2 Осветительного огня: нитрат
пария -f сплав AlMg -f- идитол г
— касторовое масло
3 Зеленого огня: хлорат оа-
оария 88% + идитол 12%
\ Красного огня: хлорат калия
<Ч)% -f- оксалат стронция 20% +
— идитол 14%
3 Тротил (для сравнения) . . • .
2'*8о
2530
3084
2685
G700
0,16
—
0,29
__
~
2°
37
108
2S0
1Ь
113
207
Таблица показывает, что скорость детонации пиротехнических
составов в два-три раза меньше скорости детонации бризантных
взрывчатых веществ. Результаты по фугасному действию в бомбе
Трауцля получаются более наглядными при подрыве составов с по-
помощью промежуточного детонатора (в приведенных данных капсюль-
капсюльный эффект и эффект от взрыва промежуточного детонатора исклю-
исключены).
Примечай и е. Скорость детонации определялась по методу Дотриша.
Состав подрывался капе юле ai-детонатором № 8 и промежуточным детонатором
пикриновой кислоты весом в Ю г.
Бризантность определялась путем обжатия медных крешеров на бризанто-
метре Каста. Прессованная шашка весом в 25 г, ц:г которых о г пикриновой
кислоты, подрывалась капсюлем-детонатором № 8.
Фугасное действие определилось в бомбе Трауцля. Подрыв состава произ-
производился капсюлем-детонатором № 8 с промежуточным детонатором весом 5 г
пикриновой кислоты, запрессованной поверх состава.
21Т
JO
15 20
фиг. 56.
В табл. 84 указаны данные, полученные Ленце г
35 сек
Таблица 84
по
пор.
1
о
Состав
Красного огня
! Зеленого огня
Соотношение компонентов, %
82
Синего огня
Желтого огня
Реактивный
состав
KC1OS 25,9 + Sr(NO,)s и
55,6 -f акароиднои
смолы 18,5
Ва(С1О3J 81 + акароиднои смо-
смолы 19
Ва(СЮ3J 25 -f
Ba(NO3J 25 +
КСЮа 2& + акароиднои
смолы 21 - декстрин 4
Ва(СЮ3J 25 +
Ba(NO3J 62,5 -г акароиднои
смолы 12,5
КСЮ3 63,3 - швейнфурт-
ской зелени 21 + ка-
канифоль 0.4 -г декст-
| ран 6,3
| КС Ю3 60 4- криолит 24 +
! -f шеллак 9,4 -f- ака-
! рондной смолы 3
' Пороховой мякоти^ 88,5 -f-
-г- уголь 11,5
2200
1450
2450
1950
1650
1450
Ниже
400
Неполный
взрыв
2,9
90
! 155
3,1 j НО
I
Неполный 70
взрыв
1 q ! 143
Неполный i 100
вз рыв ;
Неизмеримо
Примечание. Бризантность определялось путем обжатия медного
цилиндрика 7x10,5 мм. В качестве начального импульса при определении
бризантности были взяты Юг пикриновой кислоты и капсюль-детонатор № 8,
при определении фугасного действия применялся капсюль-детонатор № 8
B з гремучертутного состава).
сборн- перев. ст. № 3,
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1, СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. В. Ф. Степанов, Пиротехния, 1894.
2- П. С- Ц ы т о в и ч, Опыт рациональной пиротехнии, 1894:
3. А. А. Ш и д л о в с к и й и Н. Ф- Ж и р о в, Пиротехния, конспект
лекций, 1936.
\. А. Н. Д е м и д о в, Образование пиротехнических составов, 1934.
о. «Пиротехния», сборн- перев. ст. 1933-
6. Р у м п ф, Зажигательные; бомбы, перевод с немецкого, 1935.
7. «Пиротехния», сборн. перев. ст., № 2, 1935-
8. <<Пиротехния», Пирометаллы и пиросплавы,
под ред- Н. Ф. Жирова, 1936.
9. «Пиротехния», Пиропроцессы, сборн- перев. ст., 1937.
10. В. М. С о л о д о в н и к о в, Пиротехника, под ред. Н. Ф. Червякова,
1938.
11. Г- Каст, Взрывчатые вещества и средства воспламенения, перевод
с немецкого, 1932-
12. Г. К а с т и Л. Me ц, Химические исследования взрывчатых и вос-
пламенлтельных веществ, перевод с немецкого, 1934-
13. Г. Ф. С и н я в с к и й, Справочник для мастеров по дымным поро-
пороха м, 19ЛЗ.
14. Г- П. Р о м у ш к е в и ч, дипломная работа, Артакадемня, 1934.
15- Вани н, Боевые дымы, 1935.
16. Ф'рейс и Вест, Химическая война, 1923..
17. Н. В- Faber, Military pyrotechnics, т. II, 1919.
15. W e i n g а г t, Dictionary and manual of pyrotechny. 1937.
19- Жури- «Техника и вооружение».
2. ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
1- Техническая энциклопедия, справочник физико-химических техниче-
технических величин.
2. Спутник химика, тт. II и III.
3. Д. И. Менделеев, Основы химии.
\. Г- Р е м и, Неорганическая химия, тт. I и II, 193i.
Г). Э ф р а и м, Неорганическая химия, ч. I и II изд. 1932 и 1933 г.
6. Б. В. Некрасов, Неорганическая химия, т. I и II-
7. Б. Н. М е н щ у т к и н, Курс общей химии, 1933.
219
8. Н. А. Соколов, Курс теории взрывчатых веществ, 1937.
9. К. К. С ни т к о, Теория взрывчатых веществ, 1936.
10. Б. И. Попов, К. К. С н и т к о, М. Т. Л н л о в, Лабораторное
получение и испытание бризантных взрывчатых веществ, 1935-
11. О- Д. X к о л ь с о и, Физика.
12. О- Д. X в о л ь с о н, Физика наших дней.
13. А- Н. Ф и л и п п о в, Спектральный анализ, 1037.
14. Б роде к и и, Физическая химия.
15. В. Г и б б с, Аэрозоли, 192';».
16. У а й т л о у - Г р э Й и П аттч р о о я, Дым, порев. с англ., lUU'i.
17. Р и б о, Оптическая пирометрия. 1931.
18. Ж. Е. 3 е л е н Д о в, Световая техника, 1925.
19. Ш. Фабр и, Общее введение в фотометрию, 1934.
20. Проф- А- Н. Т е р е н и н, Введение в спектроскопию, 1933.
21. ,Проф- У с т ю г о в и доц. Р а й с к и ft, Светотехника на воздуш-
воздушном транспорте, 1935.
22- Д. Н а с л е д о в и Л. Н е м ей о в, Твердые выпрямители и фото-
фотоэлементы, ,1933.
23. Р. А. X а у с т и н, Свет и цвета, перев. с англ., 1935-
24. Н. Д. Н ю о е р г, Курс цветоведейия, 1932-
25. А. М. X а л ф и н, Фотоэлементы и их применение, 1936.
26. Курс общей фотографии, т. I под ред. А. И. Рабиновича и К. В. Чи-
бисова, 1936.
27- Л. Давид, Практическое руководство по фотографии, 1932.
28. Инж. К. П. Белов, Световые сигналы и их обслуживание, 193J.
29. Герасимов и Крестовников, Химическая термодинамика
в цветной металлургии, т. III, 1933.
30. Проф. В. Л. Л е в ш и н, Светящиеся составы, 1936.
31. А. Э й к е н, Курс химической физики, т. III, 1933.
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ
БИБЛИОТЕКА
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие 3
Глава I
1. Общие понятия о пиротехнии и назначение пиротехнических средств
§ 1. Общие понятия о пиротехнии . б
§ 2. Некоторые сведения из истории пиротехнии 6
§ 3. Классификация пиротехнических средств по их боевому приме-
применению 8
§ 4. Классификация пиротехнических составов по характеру действия 10
§ 5. Общие требования к пиротехническим составам 12
Глава II
Исходные продукты, употребляемые в пиротехнических составах,
их свойства и требования, предъявляемые к ним
§ 6. Обзор употребляемых продуктов 13
§ 7. Требования к исходным продуктам 14
§ К. Физико-химические свойства окислителей 15
§ 9. Физико-химические свойства горючих веществ 24
§ in. Цементаторы и флегматизаторы 31
Глава Ш
Реакции горения и методика составления рецептур пиротехнических
составов
?! И- Процесс горения и образования пламени 33
§ 12. Горение двойных смесей 34
>! 13. Расчет двойных смесей 35
S 14. Составление рецептур пиротехнических составов 37
S 15- Составление уравнений реакций горения ¦ 40
§ 16. Кислородный баланс пиротехнических составов 43
§ 17. Подсчет теплоты реакции и температуры горения 47
§ 18. Подсчет количества газообразных продуктов и шлаков 48
§ 19. Факторы, влияющие на скорость горения пиротехнических составов 4!»
Глава IV
Осветительные составы
| 20. Понятие об основных светотехнических единицах измерения ... 51
з 21. Тепловое и люминесцентное излучение 54
« 22. Первичные н вторичные источники света 58
s 23. Свечение и причины, влияющие на силу света пламени осветитель-
осветительных составов ". 59
221
§ 24. Световая отдача и ^^
1 25- Выбор двойных смесей
I 26. Выбор TP°ttll^ftCiSCero уст
составов
составОБ
Стр.
. 64
. 68
70
составов
i
29. Назначение
§ 32.
§ 33.
§ 34.
§ 35.
§ 36.
§ 37.
§ 38.
§ 39.
§ 40.
их испытания
Глава V
Составы сигнальных огней
Получение цветного пламени
Возбуждение спектров и спектрограммы сигнчльных огней
Образование составов сигнальных огней
Составы красного огня
Составы желтого огня
Составы зеленого огня
Составы синего огня
Понятие о синтетических огнях
Видимость сигнальных огней
88
89
УЭ
96
98
99
100
102
104
Глава
VI
Трассирующие составы
§ 41. Классификация трассирующих составов и требования, предъявляе-
к ним 107
"—--"^*ч,тя на характер горения 108
„„„ атирпстия оболочки на вре%ш
109
. . 110
44.
Глава VII
Зажигательные составы
§ 45.
§ 46.
§ 47.
§ 48.
§ 49.
§ 50.
i si.
§ 52.
§ 53.
§ 54.
§ 55
§ 56
реавций гориип
термитных смесей
Термический распад окислов металлов
Характер раскаленных шлаков
Газовая фаза термптно-зажигателъных составов
Рецепты термитно-зажигательных составов
Применение электрона
. Зажигательные составы на основе органических веществ .
. Отвержденное горючее
. Самовоспламеняющиеся вещества
. Тушение зажигательных составов
Глава
VIH
Дымовые составы
Сведения об аэрозолях
S 57 Сведения ои ^г"^ ...••••••¦
1 58. Свойства /^^механическим распылением • ¦ ¦ ¦
1 й- gS'i^SSJ^-CKoa реакции. •;;;;....
§ 61. Составы белого дыма
ИЗ
114
117
120
123
125
126
128
12У.
131
133
137
138
140
§ Ь2
§ 63
Стр.
Получение дымов термической возгонкой органических красителей 142
Красители, применяемые в сигнальных дымах 144
.... 149
§ 64. Зависимость возгонки красителей от их строения ...
§ 65. Зависимость дымового эффекта от устройства оболочки
§ 66. Рецепты дымовых составов
Глава IX
Реактивные составы
§ 67. Общие сведения о реактивных составах
§ 68. Пиротехнические изделия с реактивными составами
§ 69. Реактивные составы, содержащие уголь и металлические опилки
§ 70. Реактивные составы с медленно горящей смесью
§ 72. Рецепты реактивных составов
Глава X
§ 73.
§ 74.
Воспламенительные средства и составы
Воспламенитольные средства, их назначение и применение
152
153
155
158
159
162
165
Воспламенительные и переходные составы iW
§ 75. Составы для подмазки и опудривания 166
§ 76. Терочные составы —
Глава XI
Приготовление пиротехнических составов
Характер пиротехнического производства и перечень операций • • 16&
Измельчение, сушка и просеивание компонентов —
Мешка компонентов 172
Грануляция составов 175
Сушка составов —
Прессование составов 176
Механическая прочность и плотность составов 178
Глава XII
Фотометрические испытания пиротехнических составов
Применение фотоэлементов для определения силы света 180
Методика опрзделения силы света 186
Определение освещенности в полевых условиях 191
Кривые светораспределения 192
Опрзделеиие насыщенности цвета сигнальных огней 196
Получение кривых горения составов 199
XIII
§ 77.
§ 78.
§ 79.
§ 80.
§ 81.
§ 82-
§ 83.
§ 85.
§ 86.
§ 87.
§ 88.
§ 89.
Глав а
Физико-химические и взрызчатые свойства пиротехнических составов
и методы их испытания
§ 90. Стойкость пиротехнических составов
§ 91. Методы анализа пиротехнических составов
§ 92. Опраделепие стойкости пиротехнических составов пробой
203
205
§ 93
Опря
вания
смачи-
208
210
211
213
215
., .... Сравнительная характеристика составов по стойкости
§ 94. Гигроскопичность пиротехнических составов
§ 95. Температура вспышки пиротехнических составов
§ 96. Чувствительность пиротехнических составов к удару и трению • .
§ 97. Скорость детонации, бризантность и фугасное действие пиротехниче-
пиротехнических составов 217
Перечень основной использованной литературы 219
222