Страница 122 из 214
Огнепроводные шнуры
Огнепроводные шнуры (бикфордовы шнуры) состоят из оболочки из нескольких слоев хлопчатобумажной или льняной нити, между которыми нанесены один или два слоя асфальтовой мастики, или оболочки из пластика. Внутри оболочки находится сердцевина из мелкозернистого черного пороха в центре которой проложена направляющая нить. Диаметр шнура 4,8…6 мм. Огнепроводный шнур горит со скоростью около 1 см/сек, горение шнура под водой происходит быстрее, чем на воздухе. Огнепроводный шнур зажигается, спичкой (приложенной к срезу головкой), терочным, ударным или электровоспламенителем и передает тепловой импульс концевым устройствам: воспламенителю основного состава специального эффекта, промежуточному воспламенителю, детонатору и прочее.
Стопин
Стопин применяется для передачи луча пламени на сравнительно небольшие расстояния (до десятков сантиметров) и имеет вид твердых черных палочек толщиной от 3 до 5 мм. В «Руководстве к приготовлению и сжиганию фейерверков» А. Чиколева приготовление стопина описывается так: фитиль из хлопчатобумажных нитей кладется в пороховую мякоть, разведенную в водке до густоты жидкой сметаны и выдерживают 12 часов, затем проволакивают фитиль в руках и сушат на рамке. Когда высохнет опускают в тот же раствор с прибавлением туда камеди, на 5 часов, затем проволакивают между пальцами, опудривают сухой мякотью и сушат.
В настоящее время стопин приготовляют следующим способом:
6 или 8 хлопчатобумажных нитей варят 30 минут в 5…10 % растворе нитрата калия и затем сушат. Приготовляют смесь пороховой мякоти и 50 % раствора лака НЦ-218 в растворителе № 646 густоты средней сметаны. Опускают в раствор высохшие хлопчатобумажные фитильные нити и перемешивают так, чтобы нити не запутались. Затем, пропитанный пороховым тестом фитиль, протягивают через отверстие в пластине диаметром 3…4 мм так, чтобы снять лишнее тесто. После протягивания стопин высушивают на рамке. Тем же способом приготовляют стопин на хлорате калия. Раствор для пропитки фитиля приготавливают на основе хлората калия 5…10 % концентрации. Тесто состоит из 80 % хлората калия и 20 % угля, замешанных на чистом лаке НЦ-218. Из-за крайней взрывоопасности смеси хлората с углем, тесто приготовляют сначала разбалтывая уголь в лаке, а затем вводят туда нужное количество хлората калия.
Скорость горения стопина составляет не более 0,5…1 см/сек. Стопин в оболочке трубчатого типа (с зазором между стопином и стенкой трубки) сгорает со скоростью 0,5… 1 м/сек и более в зависимости от состава и способа приготовления стопина. Наиболее правильно стопин сгорает в плотно намотанной оболочке из клейкой полимерной ленты, в таком виде стопин способен сгорать под водой как огнепроводный шнур. В месте излома под прямым углом горение стопина может прекратиться поэтому стопин употребляют на прямых отрезках передачи горения.
Фитили
Фитили применяются для замедления передачи теплового импульса огнепроводному шнуру или стопину.
Фитили приготовляют из хлопчатобумажной веревки диаметром не менее 5…8 мм, вываривая ее в 5 % растворе едкого натрия или 2 % растворе нитрата калия. Фитили лучшего качества изготавливают, вываривая хлопчатобумажные веревки в 10 % растворе азотнокислого свинца в течении 1 часа. Фитиль горит со скоростью не более 0,05 мм/сек, хороший фитиль не может быть задут сильным ветром, однако даже слабый дождь гасит фитиль.
ПРОЧИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЕ СМЕСИ
Пиротехнические источники газа
Пиротехнические генераторы газов имеют различные габариты и форму, но обычно состоят из тонкостенного металлического корпуса с запрессованной в него пиротехнической смесью. При воспламенении этой смеси выделяется требуемый газ и достаточное количество теплоты для поддержания химической реакции.
Один из первых генераторов газа использовал реакцию горения серы в воздухе с образованием сернистого газа, который применялся для дезинфекции жилых помещений, кораблей и самолетов. Современный метод получения сернистого газа — реакция серы с перхлоратом калия и сульфатом меди:
2S + КСlO4 = КСl + 2SO2 + 703 кал/г
2S + CuSO4 = CuS + 2SO2 — 112 кал/г
Первая реакция идет с выделением большого количества тепла, вследствие чего может произойти ускорение процесса и последующий взрыв. Вторая реакция идет с поглощением тепла. Объединяя обе реакции добиваются равномерного горения, для обеспечения интенсивного стационарного потока газа.
Для получения азота (N2) используют следующую реакцию:
NaNO2 + NH4Cl —> NaCl + 2Н2O + N2
Эта система является недетонирующей горючей смесью (беспламенного горения). Без добавок она обладает плохой стабильностью при хранении, необходимым условием хранения является отсутствие следов влаги и введение стабилизатора окиси магния.
Рецепт смеси:
Нитрит натрия… 56,5%
Хлорид аммония… 43,5%
Окись магния (сверх 100 %)… 4%
Для получения азота применяется также реакция разложения бихромата аммония, которая является самоподдерживающейся:
(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4Н2O + 123 ккал
Для получения азота также применяют реакцию горения смеси нитрата калия с железным порошком:
6KNO3 + 10Fe = 3N2 + 5Fe2O3 + 3K2O
Для получения газообразной закиси азота (N2O), «веселящего газа», используется реакция термического разложения НТА, которая становится самоподдерживающейся при добавках катализаторов, например, бихромата аммония:
NH4NO3 = 2Н2O + N2O
Однако реакция идет не до конца, и закись азота загрязняется азотом, окисью и двуокисью азота.
Для получения газообразного кислорода, имеющего достаточную для дыхания чистоту, например, на подводных лодках, летательных аппаратах, в дыхательных аппаратах (шахтерских самоспасателях) используют хлоратные свечи, основным компонентом состава которых является хлорат натрия (или хлорат калия):
2NaClO3 = 2NaCl + 3O2 + 117 кал/г
2КСlO3 — > 2КСl + 3O2 + 87 кал/г
Однако ни в одной из этих реакций не выделяется количество тепла для самоподдержания стационарной реакции (если только начальным импульсом не служит искусственное повышение температуры всей массы вещества), поэтому для самоподдерживания реакции в хлораты необходимо добавлять некоторое количество горючего. Обычно в качестве горючего используется порошок железа, при его сгорании не образуется вредных для дыхания газов, а образующаяся окись железа является катализатором горения для разложения хлоратов.
Приводим следующий рецепт хлоратных свечей:
Хлорат натрия… 74–80%
Железный порошок… 10%
Перекись бария… 4%
Стеклянное волокно… 6-12%
Составы на хлорате калия отличаются от приведенного рецепта незначительно. Перекись бария добавляется для поглощения, выделяющегося при горении состава, незначительного количества свободного хлора.
Стеклянное волокно добавляется для некоторого замедления интенсивности реакции.
Состав, содержащий 80 % хлората натрия, в прессованном виде имеет плотность 2,45 г/см3, масса получающегося свободного кислорода составляет 34 % от массы сгоревшего состава. Теплота горения подобных смесей составляет около 200 кал/г, температура горения 500…700 °C. Составы на основе хлората натрия могут снаряжаться в корпуса свечей литьевым способом, составы на хлорате калия способом прессования. Воспламенительный состав для хлоратных свечей содержит те же компоненты, но в других соотношениях обеспечивающих температуру горения 900… 1000 °C. Приведем пример воспламенительного состава хлоратных свечей: