Из сказанного следует, что чем выше температура самовоспламенения (вспышки) основного состава, тем более «сильный» воспламенительный состав требуется для возбуждения в нем реакции горения. Воспламенение составов, температура вспышки которых не выше 500…600 °C, не представляет особых затруднений. Составы, температура вспышки которых превышает 1000 °C, воспламеняются с большим трудом. Для воспламенения таких составов (например, термитов), особенно находящихся в прессованном состоянии, приходится подбирать специальные воспламенительные и переходные составы.
К воспламенительным составам предъявляются следующие требования:
1. Легкость воспламенения от сравнительно небольшого теплового импульса, температура вспышки не выше 500 °C.
2. Температура горения на несколько сот градусов выше, чем температура вспышки поджигаемых ими основных составов.
Зажигательное действие воспламенительных составов обусловливается, главным образом, количеством тепла, которое передается основному составу от образующих при горении шлаков. Таким образом, зажигательное действие воспламенительного состава будет тем сильнее, чем выше температура его горения, и, чем большее количество шлака остается после его сгорания на поверхности поджигаемого основного состава. Чем более жидкий шлак образуется при горении воспламенительного состава, тем больше будет поверхность его соприкосновения с поджигательным составом.
Опытным путем установлено, что наилучшее зажигательное действие оказывают медленно горящие воспламенительные составы, обеспечивающие достаточное время для передачи тепла зажигаемому основному составу. Поэтому в пиротехнических средствах воспламенительные составы применяются почти всегда в спрессованном виде.
В качестве окислителей в воспламенительных составах применяют в основном вещества, образующие с выбранным горючим смеси с невысокой чувствительностью. В качестве горючих применяют как высококалорийные (алюминий, магний, бор), так и сравнительно малокалорийные (уголь, идитол).
Для легко воспламеняющихся составов (сигнальных дымов, хлоратных составов, сигнальных огней) возможно применение воспламенительных составов близких по рецептам к дымному пороху:
Немного более интенсивное зажигающее действие будет оказывать состав, использовавшийся ранее для воспламенения осветительных составов авиабомб:
Нитрат бария… 44%
Нитрат калия… 34%
Сера… 11%
Шеллак… 11%
Для воспламенения осветительных составов применяют смеси:
Нитрат калия… 75%
Магний… 15%
Идитол… 10%
В Германии для воспламенения осветительных составов раньше употреблялась смесь следующего состава:
Нитрат бария… 30%
Нитрат калия… 30%
Магний… 26%
Древесный уголь… 13%
Шеллак… 1%
Для воспламенения трассирующих составов в качестве окислителя чаще других используют перекись бария (ВаО2), отдающую свой кислород при более высокой температуре, чем нитрат калия однако, требующую для своего распада затраты очень небольшого количества тепла. При распаде перекиси бария масса твердого остатка составляет 91 % начальной массы. Используются следующие составы:
1.
Перекись бария… 80%
Магний… 18%
Цементатор… 2%
2.
Нитрат бария… 48%
Перекись бария… 30%
Магний… 13%
Идитол… 9%
Сильным воспламенительным действием обладают составы термитного типа:
1.
Окись железа (Fe2O3)… 69%
Магний… 31%
2.
Окись кремния (песчаная пыль)… 55%
Магний (мелкий порошок)… 45%
Однако воспламенение этих составов само по себе осуществляется с известным трудом.
В том случае, когда даже сильными воспламенительными составами не удается зажечь основной пиротехнический состав, применяют, так называемые, переходные или промежуточные составы. Переходные составы получают смешивая в известных пропорциях (часто подбираемых опытным путем, до получения 100 % воспламенения) воспламенительный и основной составы. Для зажжения некоторых особо трудно воспламеняющихся основных составов приходится иногда применять одновременно несколько переходных составов, из которых переходный состав, содержит наименьшее количество воспламеняемого состава. Подобное устройство представлено на рисунке.
1. пороховая мякоть; 2. воспламенительный состав; 3. переходный состав, состоящий из воспламенительного и основного состава взятых в соотношении 3:1; 4. то же в соотношении 1:1; 5. основной состав.
Легко воспламеняются и обладают хорошим воспламенительным действием составы, содержащие порошок циркония. Примером таких составов, используемых для воспламенения трассирующих составов, могут служить:
Черный порох… 75%
Нитрат калия… 12%
***
Цирконий… 13%
Нитрат калия… 48%
Цирконий… 52%
ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Надежность работы ракетных двигателей в значительной степени зависит от наличия эффективной системы воспламенения.
Существовавшие ранее воспламенители на основе черного пороха не удовлетворяли требованиям надежного воспламенения смесевых топлив и баллистических порохов. В связи с этим американские фирмы разработали ряд конструкций и составов пиротехнических воспламенителей, используемых в настоящее время. В данной книге не будут рассматриваться конструктивные схемы построения воспламенителей, однако приведем состав некоторых пиросмесей, образующих значительный факел пламени высокой температуры и содержащий раскаленные твердые или жидкие частицы, обладающие повышенной воспламеняющей способностью. На первой стадии отработки были использованы двойные смеси, например, смесь перхлорат калия-алюминий, названная «Аlсlо», затем для воспламенения твердых топлив с повышенным содержанием ПХА стали применять смесь:
Перхлорат бария… 26–50%
Нитрат бария… 15–17%
Сплав Zr-Ni (50/50)… 32–54%
Этилцеллюлоза… 3%
Применяют также смесь:
Нитрат калия… 71%
Бор аморфный… 24%
Каучук… 5%
Ниже приведены типичные комбинации компонентов смесей металлов и окислителей, из которых изготовляют таблетированные воспламенительные составы для ракетных двигателей:
ЗАМЕДЛИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ (БЕЗГАЗОВЫЕ СОСТАВЫ)
Замедлительные составы находят применение в дистанционных трубах и взрывателях, в электрозапалах замедленного действия. Сущность действия замедлительных составов состоит в следующем: начальный импульс инициатора (капсюля-воспламенителя, электрозапала, терочного воспламенителя) воспламеняет замедлительный состав, который несмотря на тяжелые условия эксплуатации (большой срок хранения, изменение наружных температуры и давления) должен легко воспламеняться и сгорать со строго постоянной скоростью с разбросом по времени горения не более 3 %. После сгорания замедлительный состав должен передать тепловой импульс концевому заряду, обеспечивающему выходной импульс (вышибному заряду, капсюлю-детонатору и прочее). Замедлительные составы используются в прессованном виде. Первым замедлительным составом следует считать черный порох, однако при незначительном изменении влажности скорость его горения значительно изменяется, поэтому черный порох не подходит для целей современной пиротехники. Вторым составом, разработанным в 1926 году, была смесь свинцового сурика и кремния со связующим, льняным маслом или глицерином, следующей рецептуры:
