Piroteknik kompozisyon: sınıflandırma, bileşenler, uygulama

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Piroteknik bir bileşim, ısı, ışık, ses, gaz, duman veya bunların bir kombinasyonu şeklinde bir etki oluşturmak üzere tasarlanmış, kendi kendine devam eden ekzotermik kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak tasarlanmış bir madde veya bileşenlerin karışımıdır. patlama olmadan gerçekleşir. Böyle bir süreç, dış kaynaklardan gelen oksijene bağlı değildir.

Piroteknik kompozisyonların sınıflandırılması

Eylemle bölünebilirler:

• Ateşli.
• Duman.
• Dinamik.

İlk iki grup daha küçük türlere ayrılabilir.

Ateşli: aydınlatıcı, işaret gecesi, izleyici ve biraz yakıcı.

Duman grubu, gündüz sinyalleme ve maskeleme (sis) için kompozisyonlar içerir.

Ana piroteknik türleri

Yukarıdaki efekt (ışık, ses vb.) şu bileşenler kullanılarak oluşturulabilir:

• Toz flaş - çok hızlı yanar, patlamalar veya parlak ışık patlamaları üretir.
• Barut - tozdan daha yavaş yanar, büyük miktarda gaz yayar.
• Katı itici gaz - roketler ve mermiler için kinetik enerji kaynağı olarak kullanılan çok sayıda sıcak buhar üretir.
• Piroteknik başlatıcılar - diğer bileşimleri tutuşturmak için kullanılan büyük miktarda ısı, alev veya sıcak kıvılcım üretirler.
• Ejeksiyon Ücretleri - hızlı yanar, kısa sürede çok fazla gaz üretir, konteynerlerdeki yükleri boş altmak için kullanılır.
• Patlayıcı yükler - çabuk yanar, kısa sürede büyük miktarda gaz üretir, kabı ezmek ve içindekileri boş altmak için kullanılır.
• Duman bileşimleri - yavaş yanar, sis oluşturur (düz veya renkli).
• Gecikmeli trenler - sabit ve sessiz bir hızda yanar, yangın rezervine gecikmeler eklemek için kullanılır.
• Piroteknik ısı kaynakları - büyük miktarda ısı yayar ve pratik olarak gazları yaymaz, yavaş yanar, genellikle termit benzeridir.
• Sparklers - beyaz veya renkli kıvılcımlar üretin.
• Yanıp söner - yavaş yanar, büyük miktarda ışık oluşturur, aydınlatma veya sinyal vermek için kullanılır.
• Renkli havai fişek kompozisyonları - hafif, beyaz veya çok renkli kıvılcımlar üretir.

Uygulama

Piroteknik bileşimlerin ve ürünlerin bazı teknolojileri, endüstride ve havacılıkta büyük hacimlerde gaz (örneğin hava yastıklarında) ve ayrıca çeşitli gazlar üretmek için kullanılır.tespitler ve diğer benzer durumlarda. Ayrıca askeri endüstride büyük miktarda gürültü, ışık veya kızılötesi radyasyon gerektiğinde kullanılırlar. Örneğin, tuzak roketler, işaret fişekleri ve sersemletici bombalar. Yeni bir reaktif malzeme bileşimi sınıfı şu anda ordu tarafından araştırılıyor.

Birçok piroteknik bileşik (özellikle alüminyum ve perklorat içerenler) genellikle sürtünmeye, şoka ve statik elektriğe karşı çok hassastır. 0.1 ila 10 milijoule kadar küçük bir kıvılcım bile belirli etkilere neden olabilir.

Barut

Bu ünlü siyah toz. Kükürt (S), kömür (C) ve potasyum nitrat (güherçile, KNO 3) karışımından oluşan, bilinen en eski kimyasal patlayıcıdır. İlk iki bileşen yakıt görevi görür ve üçüncüsü bir oksitleyicidir. Barut, yakıcı özellikleri ve ürettiği ısı ve gaz miktarı nedeniyle, ateşli silahlarda ve toplarda itici gazların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca taş ocakçılığı, madencilik ve yol yapımında roket, havai fişek ve patlayıcı cihazların imalatında kullanılmaktadır.

Göstergeler

Barut 7. yüzyılda Çin'de icat edildi ve 13. yüzyılın sonunda Avrasya'nın çoğuna yayıldı. Başlangıçta Taocular tarafından tıbbi amaçlar için geliştirilen toz, MS 1000 civarında savaş için kullanıldı.

Barut şu şekilde sınıflandırılır:nispeten yavaş ayrışma hızı ve düşük parlaklık nedeniyle küçük bir patlayıcı olarak.

Patlayıcı Güç

Merminin arkasındaki barutun tutuşması, namlunun yüksek hızda ateş etmesine neden olacak kadar basınç yaratır, ancak bir silahın namlusunu patlatacak kadar güçlü değildir. Bu nedenle barut iyi bir yakıttır, ancak düşük patlayıcı gücü nedeniyle taş veya tahkimatları yok etmek için daha az uygundur. Bombardıman uçağı, yeterli enerjiyi (yanan maddeden top mermisinin kütlesine ve ardından bundan darbe mühimmatı yoluyla hedefe) aktararak, sonunda düşmanın güçlendirilmiş savunmasını alt edebilir.

Barut mermileri doldurmak için yaygın olarak kullanıldı ve ilk patlayıcıların test edildiği 19. yüzyılın ikinci yarısına kadar madencilik ve inşaat mühendisliği projelerinde kullanıldı. Toz, nispeten düşük etkinliği nedeniyle (dinamit ve amonyum nitrat veya akaryakıt gibi daha yeni alternatiflere kıyasla) artık modern silahlarda ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmamaktadır. Bugün barutlu ateşli silahlar çoğunlukla avlanma, hedef atışla sınırlıdır.

Piroteknik ısı kaynağı

Piroteknik bileşimler, uygun bir ateşleyiciye sahip yanıcı maddelere dayalı bir cihazdır. Rolleri kontrollü miktarda ısı üretmektir. Piroteknik kaynaklar genellikle düşük yanma hızına sahip termit benzeri (veya bileşimi geciktiren) yakıt oksitleyicilere dayanır.istenen sıcaklıkta yüksek ısı çıkışı ve çok az gaz oluşumu veya hiç gaz oluşumu.

Birkaç şekilde etkinleştirilebilirler. Elektrikli kibritler ve darbe kapakları en yaygın olanlarıdır.

Piroteknik ısı kaynakları genellikle elektroliti eritmeye hizmet ettikleri pilleri etkinleştirmek için kullanılır. İki ana tasarım türü vardır. Biri bir sigorta şeridi kullanır (seramik kağıtta baryum kromat ve toz haline getirilmiş zirkonyum metali içerir). Termal piroteknik granülasyon bileşimleri, yanmayı başlatmak için kenarı boyunca uzanır. Şerit genellikle bir elektrikli ateşleyici veya akım kullanan fiş ile başlatılır.

İkinci tasarım, pil takımında, yüksek enerjili bir elektrikli ateşleyicinin yanıcı gazlar ve akkor lambaların bir karışımını saldığı merkezi bir delik kullanır. Merkezi delikli tasarım, etkinleştirme süresini (onlarca milisaniye) önemli ölçüde az altabilir. Karşılaştırma için, kenar şeridi olan cihazlarda bu göstergenin yüzlerce milisaniye olduğunu not ediyoruz.

Pilin etkinleştirilmesi, pompalı tüfek benzeri bir darbe astarıyla da yapılabilir. Maruziyet kaynağının gazsız olması arzu edilir. Tipik olarak, piroteknik karışımların standart bileşimi, demir tozu ve potasyum perklorattan oluşur. Ağırlık oranlarında bunlar 88/12, 86/14 ve 84/16'dır. Perklorat seviyesi ne kadar yüksek olursa, ısı çıkışı o kadar yüksek olur (nominal olarak 200, 259 ve 297 kalori/gram). Demir-perklorat tabletlerinin boyutu ve kalınlığı yanma hızı üzerinde çok az etkiye sahiptir, ancak etkisi vardır.yoğunluk, bileşim, parçacık boyutu üzerindeki etkiler ve istenen ısı salım profilini ayarlamak için kullanılabilir.

Kullanılan diğer bir bileşim ise baryum kromatlı zirkonyumdur. Başka bir karışım %46.67 titanyum, %23.33 amorf boron ve yaklaşık %30 baryum kromat içerir. Ayrıca %45 tungsten, %40,5 baryum kromat, %14.5 potasyum perklorat ve %1 vinil alkol ve bağlayıcı asetat da mevcuttur.

Borlu zirkonyum gibi piroteknik bileşimlerin intermetalik bileşenlerini oluşturmaya yönelik reaksiyonlar, gazsız çalışma, higroskopik olmayan davranış ve ortam basıncından bağımsızlık istendiğinde kullanılabilir.

Isı kaynağı

Piroteknik bileşimin doğrudan bir parçası olabilir, örneğin kimyasal oksijen jeneratörlerinde böyle bir bileşen çok fazla oksitleyici ile kullanılır. Yanma sırasında açığa çıkan ısı, termal ayrışma için kullanılır. Soğuk yakma ile ilgili olarak, bileşimler, renkli duman üretmek veya pestisitler veya CS gazı gibi bir aerosolü püskürtmek için kullanılır ve istenen bileşiğin süblimleşme ısısını sağlar.

Yanma ürünleriyle birlikte tek bir farklı faz geçiş sıcaklığına sahip bir karışım oluşturan bileşimin faz geciktirme bileşeni, alev yüksekliğini stabilize etmek için kullanılabilir.

Malzemeler

Piroteknik bileşimler genellikle küçükyakıt parçacıkları ve oksitleyiciler. İlki tahıllar veya pullar olabilir. Genel olarak, partiküllerin yüzey alanı ne kadar yüksek olursa, reaksiyon ve yanma hızı o kadar yüksek olur. Bazı amaçlar için tozu katı bir malzemeye dönüştürmek için bağlayıcılar kullanılır.

Yakıt

Tipik tipler metalik veya metaloid tozlara dayalıdır. Bileşim, birkaç farklı yakıt türünü gösterebilir. Bazıları bağlayıcı olarak da kullanılabilir.

Metaller

Yaygın yakıtlar şunları içerir:

• Alüminyum, birçok karışım sınıfında en yaygın yakıt olmasının yanı sıra yanma kararsızlığının düzenleyicisidir. Boyaların görünümünü engelleyen katı parçacıklara sahip yüksek sıcaklıkta alev, nitratlarla (amonyum hariç) reaksiyona girerek nitrojen, amonyak ve ısı oksitleri oluşturur (reaksiyon oda sıcaklığında yavaştır, ancak 80 °C'nin üzerinde şiddetli, kendi kendine tutuşabilir).
• Magnalium, tek bir metalden daha kararlı ve daha ucuz olan bir alüminyum-magnezyum alaşımıdır. Magnezyumdan daha az reaktif, ancak alüminyumdan daha yanıcıdır.
• Demir - yaygın olarak kullanılan bir element olan altın kıvılcımlar çıkarır.
• Çelik, dallara ayrılan sarı-turuncu kıvılcımlar üreten bir demir ve karbon alaşımıdır.
• Zirkonyum - NASA'nın standart başlatıcısı gibi yanıcı karışımlar için ve yanma kararsızlığını bastırmak için yararlı sıcak parçacıklar üretir.
• Titanium - sıcak piroteknikler ve bileşikler üretir, artarşok ve sürtünmeye karşı hassasiyet. Bazen biraz daha parlak beyaz kıvılcımlar üreten bir Ti4Al6V alaşımı kullanılır. Potasyum perklorat ile birlikte bazı piroteknik ateşleyicilerde kullanılır. Kaba toz, güzel dallara ayrılan mavi-beyaz kıvılcımlar üretir.
• Ferrotitanium, piroteknik yıldızlar, roketler, kuyruklu yıldızlar ve fıskiyelerde kullanılan parlak kıvılcımlar oluşturan bir demir-titanyum alaşımıdır.
• Ferrosilikon, bazı karışımlarda kullanılan, bazen kalsiyum silisitin yerini alan bir demir-silikon maddesidir.
• Manganez - örneğin gecikmeli kompozisyonlarda yanma hızını kontrol etmek için kullanılır.
• Çinko - roketler için amatör yakıt olarak kullanılan kükürt ile birlikte bazı duman bileşimlerinde ve ayrıca piroteknik yıldızlarda kullanılır. Neme karşı hassas. Kendiliğinden tutuşabilir. Nadiren ana yakıt olarak kullanılır (duman bileşimleri hariç), ek bir bileşen olarak kullanılabilir.
• Bakır - diğer türlerle birlikte mavi boya olarak kullanılır.
• Pirinç, bazı havai fişek formüllerinde kullanılan bir çinko ve bakır alaşımıdır.
• Tungsten - kompozisyonların yanma hızını kontrol etmek ve yavaşlatmak için kullanılır.

Piroteknik kompozisyonları kendi ellerinizle yapmanın tehlikeli olduğunu belirtmekte fayda var.