Komposisyon ng pyrotechnic: pag-uuri, mga bahagi, aplikasyon

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang komposisyon ng pyrotechnic ay isang sangkap o pinaghalong mga bahagi na idinisenyo upang makagawa ng epekto sa anyo ng init, liwanag, tunog, gas, usok, o kumbinasyon nito, bilang resulta ng mga exothermic na reaksyong kemikal na nananatili sa sarili na magaganap nang walang pagpapasabog. Ang ganitong proseso ay hindi nakadepende sa oxygen mula sa mga panlabas na mapagkukunan.

Pag-uuri ng mga komposisyon ng pyrotechnic

Maaari silang hatiin sa pamamagitan ng pagkilos:

• Maapoy.
• Usok.
• Dynamic.

Ang unang dalawang pangkat ay maaaring hatiin sa mas maliliit na uri.

Maapoy: nagbibigay-liwanag, signal night, tracer at ilang nagniningas.

Ang smoke group ay kinabibilangan ng mga komposisyon para sa daytime signaling at masking (fog).

Mga pangunahing uri ng pyrotechnics

Ang epekto sa itaas (liwanag, tunog, atbp.) ay maaaring gawin gamit ang mga bahaging ito:

• Powder flash - napakabilis na nasusunog, gumagawa ng mga pagsabog o maliwanag na pagsabog ng liwanag.
• Gunpowder - mas mabagal na nasusunog kaysa sa pulbos, naglalabas ng maraming gas.
• Solid propellant - gumagawa ng maraming maiinit na singaw na ginagamit bilang pinagmumulan ng kinetic energy para sa mga rocket at projectiles.
• Pyrotechnic initiators - gumagawa ng malaking halaga ng init, apoy o mainit na spark na ginagamit upang mag-apoy ng iba pang komposisyon.
• Ejection Charges - mabilis na masunog, makagawa ng maraming gas sa maikling panahon, ginagamit para maglabas ng mga payload mula sa mga container.
• Mga singil sa pagsabog - mabilis na masunog, makagawa ng malaking halaga ng gas sa maikling panahon, ginagamit upang durugin ang lalagyan at itapon ang mga nilalaman nito.
• Mga komposisyon ng usok - mabagal na nasusunog, gumagawa ng fog (plain o colored).
• Pag-antala ng mga tren - nagliliyab sa patuloy na tahimik na bilis, ginagamit upang magpasok ng mga pagkaantala sa fire reserve.
• Pyrotechnic na pinagmumulan ng init - naglalabas ng malaking halaga ng init at halos hindi nagkakalat ng mga gas, mabagal na pagkasunog, kadalasang parang thermite.
• Sparklers - gumagawa ng puti o may kulay na sparks.
• Mga kumikislap - dahan-dahang sumunog, lumikha ng maraming liwanag, ginagamit para sa pag-iilaw o pagbibigay ng senyas.
• Makukulay na komposisyon ng paputok - gumagawa ng magaan, puti o maraming kulay na spark.

Application

Ang ilang mga teknolohiya ng mga komposisyon at produkto ng pyrotechnic ay ginagamit sa industriya at abyasyon upang makabuo ng malalaking volume ng gas (halimbawa, sa mga airbag), gayundin sa iba't ibangfastenings at sa iba pang katulad na mga sitwasyon. Ginagamit din ang mga ito sa industriya ng militar kapag kailangan ng malaking dami ng ingay, liwanag o infrared radiation. Halimbawa, mga decoy rocket, flare, at stun grenades. Isang bagong klase ng reaktibong materyal na komposisyon ang kasalukuyang sinasaliksik ng militar.

Maraming pyrotechnic compound (lalo na ang mga may kinalaman sa aluminum at perchlorates) ay kadalasang napakasensitibo sa friction, shock at static na kuryente. Kahit na kasing liit ng 0.1 hanggang 10 millijoules ng spark ay maaaring magdulot ng ilang partikular na epekto.

Gunpowder

Ito ang sikat na black powder. Ito ang pinakaunang kilalang kemikal na paputok, na binubuo ng pinaghalong sulfur (S), uling (C) at potassium nitrate (s altpeter, KNO 3). Ang unang dalawang bahagi ay kumikilos bilang gasolina, at ang pangatlo ay isang oxidizer. Dahil sa mga pag-aari ng incendiary nito at sa dami ng init at gas na nagagawa nito, malawakang ginagamit ang pulbura sa paggawa ng mga propellant na singil sa mga baril at artilerya. Bilang karagdagan, ginagamit ito sa paggawa ng mga rocket, paputok at pampasabog na kagamitan sa pag-quarry, pagmimina at paggawa ng kalsada.

Mga Tagapagpahiwatig

Ang Gunpowder ay naimbento sa China noong ika-7 siglo at kumalat sa karamihan ng Eurasia sa pagtatapos ng ika-13 siglo. Orihinal na binuo ng mga Taoist para sa mga layuning panggamot, ang pulbos ay ginamit para sa pakikidigma noong mga 1000 AD.

Ang Gunpowder ay inuri sabilang isang maliit na paputok dahil sa medyo mabagal nitong decomposition rate at mababang brisance.

Explosive Power

Ang pag-aapoy ng pulbura na nakaimpake sa likod ng projectile ay lumilikha ng sapat na presyon upang maging sanhi ng pagputok ng baril sa napakabilis na bilis, ngunit hindi sapat na lakas upang pumutok ang baril ng baril. Kaya, ang pulbura ay isang mahusay na gasolina, ngunit ito ay hindi gaanong angkop para sa pagsira ng mga bato o mga kuta dahil sa mababang lakas ng pagsabog nito. Sa pamamagitan ng paglilipat ng sapat na enerhiya (mula sa nasusunog na substansiya hanggang sa masa ng cannonball, at pagkatapos mula dito patungo sa target sa pamamagitan ng impact ammunition), ang bomber ay malaon nang matatalo ang mga pinatibay na depensa ng kaaway.

Ang Gunpowder ay malawakang ginagamit upang punan ang mga shell at ginamit sa mga proyekto ng pagmimina at civil engineering hanggang sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, nang sinubukan ang mga unang pampasabog. Ang pulbos ay hindi na ginagamit sa mga modernong armas at pang-industriya na aplikasyon dahil sa medyo mababang bisa nito (kumpara sa mga mas bagong alternatibo tulad ng dinamita at ammonium nitrate o langis ng gasolina). Ngayon, ang mga baril ng pulbura ay halos limitado sa pangangaso, target na pagbaril.

Pyrotechnic heat source

Ang Pyrotechnic compositions ay isang device batay sa mga nasusunog na substance na may angkop na igniter. Ang kanilang tungkulin ay upang makagawa ng isang kinokontrol na dami ng init. Ang mga pinagmumulan ng pyrotechnic ay karaniwang nakabatay sa tulad ng thermite (o nakakapagpapahina sa komposisyon) na mga fuel oxidizer na may mababang rate ng pagkasunog,mataas na init na output sa nais na temperatura at kaunti o walang pagbuo ng gas.

Maaari silang i-activate sa maraming paraan. Ang mga electric match at impact cap ay ang pinakakaraniwan.

Ang mga pinagmumulan ng init ng pyrotechnic ay kadalasang ginagamit upang i-activate ang mga baterya, kung saan nagsisilbi ang mga ito upang matunaw ang electrolyte. Mayroong dalawang pangunahing uri ng disenyo. Ang isa ay gumagamit ng fuse strip (naglalaman ng barium chromate at powdered zirconium metal sa ceramic paper). Ang mga komposisyon ng thermal pyrotechnic granulation ay tumatakbo sa gilid nito upang simulan ang pagkasunog. Karaniwang sinisimulan ang strip sa isang electric igniter o plug gamit ang kasalukuyang.

Ang pangalawang disenyo ay gumagamit ng gitnang butas sa pack ng baterya kung saan ang isang high-energy na electric igniter ay naglalabas ng pinaghalong mga nasusunog na gas at mga incandescent lamp. Ang disenyo na may gitnang butas ay maaaring makabuluhang bawasan ang oras ng pag-activate (sampu-sampung millisecond). Para sa paghahambing, tandaan namin na sa mga device na may gilid na strip, ang indicator na ito ay daan-daang millisecond.

Ang pag-enable ng baterya ay maaari ding gawin gamit ang parang shotgun na impact primer. Ito ay kanais-nais na ang pinagmulan ng pagkakalantad ay walang gas. Karaniwan, ang karaniwang komposisyon ng mga pinaghalong pyrotechnic ay binubuo ng iron powder at potassium perchlorate. Sa mga ratio ng timbang, ito ay 88/12, 86/14 at 84/16. Kung mas mataas ang antas ng perchlorate, mas malaki ang init na output (nominally 200, 259 at 297 calories/gram). Ang laki at kapal ng mga iron-perchlorate na tableta ay may kaunting epekto sa bilis ng pagkasunog, ngunit mayroon silamga epekto sa density, komposisyon, laki ng butil at magagamit para isaayos ang gustong profile ng paglabas ng init.

Ang isa pang komposisyon na ginamit ay zirconium na may barium chromate. Ang isa pang halo ay naglalaman ng 46.67% titanium, 23.33% amorphous boron, at mga 30% barium chromate. Available din ang 45% tungsten, 40.5% barium chromate, 14.5% potassium perchlorate, at 1% vinyl alcohol at binder acetate.

Ang mga reaksyon upang bumuo ng mga intermetallic na bahagi ng pyrotechnic na komposisyon, tulad ng zirconium na may boron, ay maaaring gamitin kapag walang gas na operasyon, hindi hygroscopic na pag-uugali at kalayaan mula sa ambient pressure ay ninanais.

Pinagmulan ng init

Ito ay maaaring direktang bahagi ng pyrotechnic composition, halimbawa, sa mga kemikal na oxygen generator, ang naturang bahagi ay ginagamit na may malaking labis na oxidizer. Ang init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ay ginagamit para sa thermal decomposition. Tungkol sa malamig na pagkasunog, ang mga komposisyon ay ginagamit upang makagawa ng may kulay na usok o mag-spray ng aerosol gaya ng mga pestisidyo o CS gas, na nagbibigay ng init ng sublimation ng nais na tambalan.

Ang bahagi ng phase retardation ng komposisyon, na kasama ng mga produkto ng combustion ay bumubuo ng pinaghalong may isang natatanging phase transition temperature, ay maaaring gamitin upang patatagin ang taas ng apoy.

Materials

Ang Pyrotechnic compositions ay karaniwang homogenized mixtures ng maliliitmga particle ng gasolina at mga oxidizer. Ang dating ay maaaring mga butil o mga natuklap. Sa pangkalahatan, mas mataas ang lugar sa ibabaw ng mga particle, mas mataas ang rate ng reaksyon at pagkasunog. Para sa ilang layunin, ginagamit ang mga binder para gawing solidong materyal ang pulbos.

Gasolina

Ang mga karaniwang uri ay nakabatay sa metallic o metalloid powder. Ang komposisyon ay maaaring magpahiwatig ng ilang iba't ibang uri ng gasolina. Ang ilan ay maaari ding magsilbi bilang mga panali.

Metals

Kabilang sa mga karaniwang panggatong:

• Ang Aluminum ay ang pinakakaraniwang gasolina sa maraming klase ng mga mixture, pati na rin ang regulator ng combustion instability. Ang mataas na temperatura ng apoy na may mga solidong particle na nakakasagabal sa hitsura ng mga tina, ay tumutugon sa mga nitrates (maliban sa ammonium) upang bumuo ng mga oxide ng nitrogen, ammonia at init (mabagal ang reaksyon sa temperatura ng silid, ngunit marahas sa itaas 80 ° C, maaaring mag-apoy sa sarili).
• Ang Magnalium ay isang aluminum-magnesium alloy na mas matatag at mas mura kaysa sa isang metal. Hindi gaanong reaktibo kaysa sa magnesium, ngunit mas nasusunog kaysa sa aluminyo.
• Iron - gumagawa ng golden sparks, isang karaniwang ginagamit na elemento.
• Ang bakal ay isang haluang metal na bakal at carbon na gumagawa ng sumasanga na dilaw-orange na spark.
• Zirconium - Gumagawa ng mga maiinit na particle na kapaki-pakinabang para sa mga nasusunog na mixture, gaya ng karaniwang initiator ng NASA, at para sa pagsugpo sa kawalan ng katatagan ng pagkasunog.
• Titanium - gumagawa ng mainit na pyrotechnics at mga compound, tumataassensitivity sa shock at friction. Minsan ang isang Ti4Al6V alloy ay ginagamit na gumagawa ng bahagyang mas maliwanag na puting sparks. Kasama ng potassium perchlorate, ginagamit ito sa ilang pyrotechnic igniter. Ang magaspang na pulbos ay gumagawa ng magagandang sumasanga na asul-puting spark.
• Ang Ferrotitanium ay isang iron-titanium alloy na lumilikha ng matingkad na sparks na ginagamit sa pyrotechnic star, rockets, comets at fountain.
• Ang Ferrosilicon ay isang iron-silicon substance na ginagamit sa ilang timpla, kung minsan ay pinapalitan ang calcium silicide.
• Manganese - ginagamit upang kontrolin ang rate ng pagkasunog, halimbawa, sa mga komposisyon na may pagkaantala.
• Zinc - ginagamit sa ilang komposisyon ng usok kasama ng sulfur, na ginagamit bilang isang amateur na panggatong para sa mga rocket, gayundin sa mga pyrotechnic na bituin. Sensitibo sa kahalumigmigan. Maaaring mag-apoy nang kusang. Bihirang gamitin bilang pangunahing gasolina (maliban sa mga komposisyon ng usok), maaari itong gamitin bilang karagdagang bahagi.
• Copper - ginamit bilang asul na pangkulay kasama ng iba pang mga species.
• Ang brass ay isang haluang metal ng zinc at tanso na ginagamit sa ilang formula ng firework.
• Tungsten - ginagamit upang kontrolin at pabagalin ang rate ng pagkasunog ng mga komposisyon.

Nararapat tandaan na mapanganib ang paggawa ng mga pyrotechnic composition gamit ang iyong sariling mga kamay.