Краткий курс пиротехники

Сильными, пли динамическими, составами называют пиротех­нические смеси, которые при горении выделяют так много газов, что давление их способно производить работу. Они употребляются в качестве движущих составов для фейерверочных фигур. Сильные составы могут быть искристыми (давать при горении много искр) или пламенными (давать белое или окрашенное пламя).

Такие составы применяются в пиротехнике для получения дви­жущихся объектов: ракет, «жаворонков», фонтанов и других фигур.

Динамические составы должны обладать следующими свой­ствами :

1) сравнительно большой скоростью горения;

2) выделять много газообразных продуктов сгорания для полу­чения давления в место горения и производства работы;

3) образовывать минимальное количество шлака (твердых остат­ков), причем только рыхлого и поддающегося разбрасыванию газами, чтобы он не задерживал выхода газов из пространства горения. Это требование особенно важно, если состав помещается в гильзах (чрезмерное скопление газов в гильзе вызывает ее разрыв).

Практически лучшей считается для динамического состава трой­ная пороховая смесь: сера, селитра и уголь. Но эта смесь настолько активна, что обычно разрывает оболочки и не может быть исполь­зована в пиротехнике. Уменьшение активности пороховой смеси замедляет процесс ее горения и газообразования и позволяет при­менять составы из этой смеси, в частности для фейерверков. Актив­ность пороховой смеси можно уменьшить прибавлением различных веществ или увеличением ее плотности. Иногда оба эти способа комбинируются.

Различные добавки к смеси придают составам разную силу и разный эффект.

Добавки в пороховую смесь употребляют горючие и негорючие. Горючие добавки сгорают за счет кислорода в пороховой смеси и дают продукты горения с меньшим выделением тепла при реакции. Чаще всего в виде такой добавки берут уголь.

Негорючие вещества, прибавляемые к основной тройной смеси, понижают температуру выделяющихся газов и уменьшают их давле­ние; они отнимают часть теплоты реакции горения состава на на­гревание этих веществ. Негорючие вещества уменьшают скорость горения основной смеси.

Увеличение плотности сильных составов так же, как и пламен­ных составов, понижает скорость горения их. Это объясняется тем, что рыхлый состав имеет большую поверхность, по которой огонь распространяется мгновенно, охватывая все частицы состава.

Чем плотнее спрессован состав, тем меньше остается свободного пространства между частицами и тем труднее огню охватить весь состав. Состав должен будет гореть постепенно, слоями и значи­тельно медленнее.

Сильные (динамические) составы получаются смешением по­роховой мякоти с измельченным древесным углем. Таким образом получают основной сильный состав.

Для большей эффектности горения такого состава, например, искристости, к составу прибавляют крупный уголь или металличе­ские опилки.

В процессе горения нормальной пороховой смеси, как было указано, уголь переходит в двуокись углерода СO₂ по уравнению:

2 KNO₃ + З С + S K₂S + 3CO₂ + N₂.

Основные сильные составы рассчитываются на сгорание угля в окись углерода СО по уравнению:

2 KNO₃ + 6 С + S K₂S + 6 CO + N₂.

Из приведенных реакций видно, что во втором случае расход угля вдвое больше, чем в первом. В нормальной теоретически под­считанной пороховой смеси уголь составляет 13%, следовательно, для сильного состава требуется давать еще 13 весовых частей из­мельченного угля на 100 весовых частей пороховой смеси.

Полученная смесь служит основой для очень сильных составов, применяемых большей частью для изделий, производящих механическую работу и дающих движущиеся фигуры.

Горение сильного состава может сопровождаться образованием пламени разных цветов или красивых искр. Искристые составы можно получить, прибавив к сильному составу крупные (1,5—5 мм) частицы угля, полученного из твердых пород деревьев. Такие со­ставы дают длинную огненную ленту с розоватыми искрами.

Если необходимы составы с небольшим динамическим действием, то количество угля увеличивают.

Более яркие искры получаются, если вместо крупного угля до­бавлять в состав металлические опилки. Железные опилки (зерна 1—2 мм) дают белые искры, но недостаточно яркие; стальные и чугунные опилки дают более яркие белые искры, а дробленый сплав из 2 частей меди и 1 части цинка дает зеленоватые искры.

Приводим примерный сильный (искристый) состав с крупным углем (в весовых частях):

Пороховой мякоти……………….………………………….100

Угля мелкого ………………………………..…….………………13

Угля крупного . ………………………………….…..……………5

Пороховой мякоти……………………………….………….100

Угля мелкого ………………………………………….…………..13

Угля крупного . ………………..……….……………..……………5

Иногда применяют составы без серы, например (в проц.):

Азотнокислого калия ………………………………………......... 81

Угля ................. . . ……………………………………………… 19

Составы с металлическими опилками следует подбирать такие, чтобы температура горения их была ниже температуры плавления металла опилок. Опилки должны не плавиться, а накаливаться.

Приводим примерный сильный искристый состав с железными опилками (в весовых частях):