Основы пиротехники

Светоотдача при сжигании элемента в кис­лороде [лм/вт]

горючее

Нитрат бария

1

Алюминий

26

74

1,57

26

2

Бериллий

15

85

1,94

нет данных

3

Ванадий

28

72

0,94

нет

4

Бор

12

88

1,37

нет

5

Кальции

43

57

1,44

нет

6

Магний

32

68

1,65

28

7

Кремний

21

79

1,28

нет

8

Титан

31

69

1,18

25

9

Цирконий

46

54

1,12

нет

Как видно из таблицы, наибольшее количество тепла получается при сгорании двойных смесей нитрата бария с магнием и алюминием. Окислы этих металлов, обладают также хорошей излучательной способностью. Световая отдача титана несколько меньше чем у магния и алюминия.

Из окислителей в осветительных составах чаще всего применяют нитрат бария, большим преимуществом которого перед другими нитратами является его не гигроскопичность, и нитрат натрия — соль гигроскопичную, но дающую интенсивное излучение желтого цвета. Нитрат калия в осветительных составах не применяется из-за невысоких световых показателей

Световые показатели составов на бариевых и стронциевых солях-окислителях близки друг к другу и признаются достаточно высокими. Соли бария придают пламени слегка зеленоватый оттенок, соли стронция сообщают пламени бледно-розовую окраску. Однако, нитрат стронция более гигроскопичен, чем нитрат бария. Хлораты в осветительных составах не применяются хотя и обеспечивают высокие световые характеристики, являются при этом слишком чувствительными к механическим воздействиям. Высокие характеристики могли бы обеспечивать перхлораты бария и натрия, однако оба вещества являются сильно гигроскопичными и практически не применяются.

Окислитель и горючее в осветительных составах берут или в стехиометрическом соотношении или же дают некоторый избыток горючего с таким расчетом, чтобы оно могло сгореть за счет кислорода воздуха. Содержание магния или сплава АМ в двойных смесях для осветительных составов может достигать 50…60%. Световые характеристики некоторых двойных смесей приведены в таблице 29 (сжигание производилось в картонных оболочках диаметром 24мм).

Световые показатели двойных смесей с различными окислителями (d звездок 24 мм)

№

Состав двойной смеси [%]

Плотность смеси [г/см¹]

Коэффициент уплотнения

Линейная скорость горения [мм/сек]

Удельная светосумма [св-с/г]

1

Ba(NO₃)₂

60

1,94

0,80

8,0

13000

Mg

40

2

NaNO₃

60

1,71

0,85

11,0

15200

Mg

40

3

kno₃

60

1,69

0,87

8,7

10600

Mg

40

4

NH₄NO₃

60

1,72

0,99

1,8

5600

Mg

40

5

Ba(NO₃)₂

60

2,70

0,90

4,9

15600

Al

40

6

NaNO₃

60

2,17

0,89

2,6

15300

Al

40

7

KNO₃

60

2,18

0,94

0,8

1300

Al

40

8

NH₄NO₃

60

2,02

1,00

1,6

800

Al

40

9

NaNO₃

50

1.7

Не прес­сованная смесь

14.3

20000

Mg

50

Составы 5 — 9 содержат избыток горючего. Как видно из таблицы, скорость горения увеличивается с увеличением содержания горючего в составе, но только до определенного предела (45%), Лучшими световыми показателями обладают составы с умеренной перегрузкой состава горючим.

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ

К описанным выше двойным смесям окислитель — порошок металла с целью замедления процесса горения добавляют различные органические вещества: смолы, минеральные масла, олифу и прочее. Построенные таким образом многокомпонентные составы имеют меньшую скорость горения, но и значительно меньшую силу света. Удельная светосумма составов с магниевым порошком от введения органических веществ снижается гораздо меньше, чем это наблюдается для составов, содержащих в качестве горючего алюминиевую пудру или порошок.

Примеры трехкомпонентных осветительных составов:

1.

2.

Звездки массой 36…38г из такого состава горят в течении 10сек. и дают силу света около 120 тысяч свечей.

3. Составы для порошкообразных факелов:

4.

Кислородный баланс осветительных составов при введении в них значительного количества органических веществ обычно становиться резко отрицательным. Таким образом, введение в осветительные составы органических связующих в количестве более 5…6% мало целесообразно. Для уменьшения скорости горения составов, кроме введения связующих веществ, может применяться также изменение степени дисперсности металлических порошков или добавление в алюминиевые составы серы.

При горении составов содержащих алюминий и серу, алюминий, по видимому, легко вступает в реакцию с серой, образуя сернистый алюминий, который затем вступает в реакцию с кислородом (в том числе и воздуха). Окисление проходит более мягко, чем исключается искрение составов с алюминием, обычно наблюдающиеся при употреблении сравнительно грубых порошков. Введение более 10% серы в алюминиевые составы снижает их световые показатели.

Состав первой мировой войны:

Для повышения световых показателей осветительных составов в них часто вводят несколько процентов, так называемых «пламенных добавок», например, фтористого натрия, криолита. Световые показатели составов при введении «пламенных добавок» могут увеличиваться на 15…20%. На скорость горения эти добавки, как правило, не влияют.

В качестве добавочного окислителя в осветительные составы иногда вводят различные нитросоединения в том числе и ВВ.

Рецепт осветительного состава с нитросоединениями:

Во время второй мировой войны в германской армии использовались, так называемые, гипсовые осветительные составы: