Основы пиротехники

Действие импульсных составов заключается в следующем: смесь, содержащая органическое или элементарное горючее, окислитель и металлическое горючее, сжигается на воздухе, при этом органическое или элементарное горючее сгорает послойно за счет кислорода воздуха, однако температура его горения недостаточно велика (за счет его испарения или сублимации) для воспламенения металлического горючего и разложения окислителя или их взаимного реагирования. Через определенный промежуток времени, зависящий от количества сгорающего послойно горючего, частицы металлического горючего и окислителя постепенно освобождаясь от выгорающего, так сказать, «инертного» горючего образуют достаточно концентрированный слой на поверхности выгорающего «инертного» горючего, этот активный слой прогревается до температуры начала взаимодействия металлического горючего и окислителя и воспламеняется со вспышкой. Далее продолжается спокойный процесс выгорания «инертного» горючего до образования следующего активного слоя и так далее.

Частота пульсаций всех исследованных автором с сотрудниками составов составляла диапазон (0,01…3 Гц). В иностранных источниках «Pyrotehnica» № 8 за 1982 год и №5 за 1979 год японский исследователь Такео Шимицу и американец Роберт Г. Кардвелл указывали возможность расширения диапазона максимальной частоты пульсации до 10 Гц. Однако экспериментальная работа аспиранта В.И. Пановой доказала отсутствие указанной возможности. Все исследованные составы, при попытках снизить количество «инертного» горючего для увеличения частоты импульсов сверх указанного автором, приводили к переходу от импульсного горения к стационарному. Попытки увеличения частоты импульсов путем изменения природы инертного горючего, металлического горючего либо окислителя, изменения плотности составов, введение связующих веществ, не подтвердили возможности расширения диапазона импульсов в сторону максимума.

Вообще, импульсные составы стабильно горят только в небольших количествах (до десятков грамм) и при увеличении массы сжигаемых составов, почти всегда, наблюдается переход импульсного горения в хаотично-стационарное (неустойчивое) горение.

В качестве «инертных» горючих в импульсных составах применяется метальдегид, гексаметилентетрамин, элементарная сера.

В качестве металлического горючего обычно применяются магний, алюминий и их сплавы.

В качестве окислителя необходимо применять сравнительно трудноразложимые соли, например, нитраты бария, стронция, натрия, перхлорат калия. Легкоразлагаемые окислители, такие как перманганат калия, не применимы.

Некоторые рецепты импульсных составов:

1.

2.

В общем случае, если металлическое горючее и окислитель взятые в стехиометрических соотношениях составляют массу равную 100%, количество инертного горючего, могущее быть введенным в эту смесь так, чтобы эффект импульсного горения сохранился, составляет от 10% до 19900% сверх 100%. Наилучшими окислителями для импульсных пиросоставов являются перхлорат калия и нитрат бария.

Для получения импульсов с частотой 1минута применяется состав:

Для получения окрашенных цветных импульсов рекомендованы следующие рецепты:

1.

2.

Искристо-форсовые составы

Искристо-форсовые составы предназначены для изготовления фейерверочных элементов и изделий, например, фонтанов, форсов, швермеров, искристых звездок и прочего. В составы форсового искрения входит пламенная пиротехническая смесь с достаточным газообразованием и искрообразователи — стальные и чугунные опилки, древесный уголь, алюминиевые, магниевые, цинковые порошки.

В пиротехнике фейерверков различают форсы употребляемые как ракетное топливо и форсы для изготовления фонтанов.

Искрообразователи, например, крупный уголь или мелкотолченный фарфор, дают сравнительно слабо светящиеся искры, металлические опилки дают сильносветящиеся искры, такие составы называются также бриллиантовыми.

Ниже приведены старинные рецепты искристых огней.

1.Реактивный состав:

2.

3.

4.

Бриллиантовые составы:

1.

2.

3.

В настоящее время, для обеспечения искристо-форсового эффекта, употребляют окислители, образующие при сгорании незначительное количество дыма, в этом случае форс искр значительно зрелищнее, чем в старинных составах, однако продукты разложения современных окислителей (например, ПХА) значительно вреднее для человеческого организма при сжигании в закрытых помещениях.

Пример рецепта современного искристо- форсового состава:

В качестве горючего, в данном составе, применен уротропин, также не образующий при горении дыма (сажевых частиц).

Источники инфракрасного излучения