Применение пиротехнических составов и изделий в народном хозяйстве

Пиротехнические составы являются одним из эффективных средств воздействия на атмосферные процессы: с их помощью ведется борьба с градом путем введения в переохлажденные об­лака аэрозолей веществ, выступающих в роли центров кристал­лизации; с помощью аэрозолей, создаваемых при сгорании пи-росоставов, производится также искусственное вызывание осад­ков при тушении лесных пожаров, очистка («раскрытие») аэродромов от туманов и низкой облачности.

Суть активного воздействия на атмосферные явления заклю­чается во введении в облако веществ, которые вызывают или об­разование мелких кристаллов льда вместо крупных градин, об­разующихся при естественной кристаллизации воды, или в коа­гуляции переохлажденных капелек тумана или облака в дожде­вые капли.

Не вдаваясь в механизм воздействия аэрозолей на облако (это сложное явление и выходит за рамки предмета данного курса), отметим, что наиболее активным соединением, воздействующим на облако, является йодистое серебро (АgI). Находят также при­менение йодистый свинец (РЬI), различные органические со­единения (например, флороглюцин). Основная роль пиросостава при борьбе с градом - образовать аэрозоль в районе опасного по граду облака. Для доставки активного реагента к облаку исполь­зуются артиллерийские снаряды и ракеты. При стрельбе из артиллерийского оружия распыление активного льдообразующего вещества производится за счет взрыва заряда ВВ. Этот методимеет существенные недостатки: точечный засев облака, при ко­тором значительные зоны остаются вне действия льдообразую-щего вещества, и плохое диспергирование активного вещества при взрыве.

Применение ракет, в кото­рых диспергирование прово­дится с помощью пирогенера-тора, повысило степень выхо­да активных ядер кристалли­зации на один-два порядка по сравнению с взрывным мето­дом. Кроме того, активное вещество в этом случае рас­пыляется не в точечной зоне, а по всей трассе полета раке­ты внутри облака.

Промышленностью стра­ны выпускается ряд противо-градовых ракет. Наиболее рас­пространенные из них показа­ны на рис. 12.14.

Ракеты «Алазань» имеют радиус действия 4-8 км, запуск производится с 12-стволшой установки (рис. 12.15).

Ракеты серии «Кристалл» обладают в 1,3-1,5 раза увели­ченным по сравнению с «Ка­занью» радиусом эффективного

действия, в 2 раза большей длиной эффективного по засеву участка трассы и в 15 раз превосходящей выход активных ядер кристалли­зации.

Эффективность применения противоградовых ракет характеризуется сокращением потерь урожая вино-]рада и плодоовощных культур в защищаемых районах на 80-90%.

Противоградовая служба с каждым годом расширяет свои грани­цы и увеличиваег вы­пуск противоградовых средств. Например, се­рийный выпуск проти­воградовых ракет уве­личился с 3 в 1970 г. до 160 тыс. штук в 1990 г.

Весьма перспектив­ной областью примене­ния пиротехнических изделий является вторжение, казалось бы, в совершенно не подвла­стную человеку область - сферу искусственного регулирования осадков! Уже сегодня при систематическом воздействии на об­лака удается увеличить примерно на 20% объем выпадающих осадков в год, что дает ощутимую прибавку воднъгх ресурсов рек и озер, позволяющую расходовать большее количество воды на нуж­ды народного хозяйства. Искусственные дожди облегчают борьбу с лесными пожарами.

Наиболее эффективным методом воздействия на облака с це­лью вызова осадков является применение пиропатронов (рисЛ2.16), выстреливаемых с самолета или наземных пусковых установок.

Подобными пиротехническими средствами пользуются и при предотвращении грозовых явлений, очистке от туманов и т.п.

Пиротехнические составы для средств активного воздействия на атмосферные явления содержат вещества, которые распыляются при горении пиросостава, образуя аэрозоль.

 

Первым составом, ко­торый нашел практиче­ское применение, была смесь, %: 18,5 азотнокис­лого калия, 19,5 нерокси-да бария, 5,2 алюминие­вой пудры, 4,2 магниево­го порошка и 52,3 йодистого серебра. Состав, который получил название К-1, был эффективен при применении, но не подлежал длительному хранению из-за проте­кающих реакций между компонентами.

В настоящее время разработана масса раз­личных рецептур для средств активного воз­действия на атмосферу.

*. А. *

Все они построены по принципу содержания двух основных со­ставляющих: пиротехнического составляющего и активного ве­щества, которые находятся в виде смеси. Пиротехническая часть рецептуры, как и классические пиросоставы, содержит окисли­тель, горючее и цементатор. Компоненты подбираются с учетом требований по скорости горения, а также по температурному режиму горения, который должен обеспечивать испарение или возгонку активного ингредиента, но при этом не оказывать тер-моразрушающего воздействия на него. Особенно это важно при использовании в качестве активного ингредиента органических веществ (флороглюцина, ацетилацетонатов и т.п.).

Принцип генерации аэрозолей с помощью пиротехнических составов нашел также широкое применение при борьбе с вреди­телями сельского хозяйства. В этом случае в рецептуру пироге-иератора вводится соответствующий инсектицид, который при горении пиросостава образует аэрозоль. Таким образом, мето­дом «окуривания» обрабатываются в закрытых складских поме­щениях зерно, овощи, картофель, а при сжигании шашек с ядо­витыми активными компонентами в местах посева производится оздоровление садов, огородов, полей.

Нельзя обойти еще одну область применения пиротехниче­ских изделий. Это область праздничных украшений фейервер­ками, огненными фонтанами и другими пироэффектами. Собст­венно с этого и началась история развития пиротехники, когда в древнейшие времена празднества и увеселения китайского им­ператорского двора сопровождались различными огненными картинами, осуществляемыми с помощью огневых эффектов дымного пороха. В период Великой Отечественной войны круп­ные победы на фронте отмечались артиллерийскими залпами и. запуском десятков и сотен обычных войсковых сигнальных ра­кет. В послевоенный период, особенно во время подготовки к празднованию VI Всемирного фестиваля молодежи (1957, Моск­ва), развитие гражданской пиротехники получило новое дыха­ние. Были созданы грандиозные фейерверки, представленные в виде монтажа различных картин и композиций (водопадов, фон­танов, мозаик, эмблем и т.д.), в небо взлетали миллионы цвет­ных звезд, наземные пироустановки извергали фонтаны разно­цветных искр, обрушивались потоки огненных водопадов. Все это великолепие украшало ночную Москву, сверкало и перели­валось всеми цветами радуги. Более 90 тысяч изделий высотного и наземного действия было израсходовано на фестивале.

Очередным побудителем разработки и организации серийно­го производства более совершенных пиротехнических составов и средств явилась подготовка страны к празднованию 50-летия Великой Октябрьской Социалистической революции. Были соз­даны светопламенные малодымные пиротехнические составы с высокой чистотой цвета пламени в спектре всех цветов и оттен­ков радуги, высокоэффективные искристо-форсовые составы для наземных огненных фонтанов, составы мерцающих огней.

 

Промышленность страны освоила серийное производство фей­ерверочных изделий калибра 105, 195 и 310 мм (рис. 12.17), а для запуска—многоствольные установки.

Пиротехнические составы, используемые для снаряжения праздничных и увеселительных средств, аналогичны сигналь­ным составам, применяемым в сигнальных пиротехнических бо­еприпасах. Введением в их состав специальных добавок дости­гаются необходимые скорости и режимы горения, различные от­тенки цвета пламени, искрообразования и т.д.

Все эти пиротехнические средства являются также неотъем­лемой атрибутикой при создании различных иироэффектов во время киносъемок.

Прочное место в различных народнохозяйственных работах завоевали методы термитной сварки металлов с помощью пиро-составов. Сварка проводов с помощью термитной шашки и при­способления, показанного на рис. 12.18, позволяет без демонта­жа линии ликвидировать обрывы непосредственно на месте ава­рии или проводить наращивание проводов при монтаже электро-

передач, силовых линий электро­транспорта.

Шашка для термитной сварки проводов представляет спрессован­ный цилиндр с центральным отвер­стием для стыковки проводов. Вы­полнена шашка из магниевого тер­мита и воспламенительного состава.

С помощью термитных составов свариваются трамвайные рельсы, привариваются различные детали, провода заземления к железнодо­рожным рельсам и т.д.

Пиротехнические составы нашли применение при штамповке тонких листовых материалов из титана, мо­либдена, вольфрама. Штамповка в холодном состоянии приводила к получению большого количества брака, а нагрев листов обычным пу­тем не давал равномерного по пло­щади прогрева и был связан с техно­логическими трудностями. Равно­мерный до определенной температу­ры нагрев удалось обеспечить с по­мощью пиросоставов: на лист нано­сился слой ПС, который сжигался непосредственно перед штамповкой.

 

 

Литература

К части I

1. Андреев К.К. Термическое разложение и горение ВВ. -М.:
Наука, 1966.

2. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. -
М.:Оборонгиз, 1960.

3. Физика взрыва /Ф.А. Баум, Л.П. Орленко, К.П Станюкович
и др. -М.: Наука, 1975,

4. Челышев В.П. Основы теории взрыва и горения. -М.: МО
СССР Л 981.

5. Боуден Ф., Иоффе А. Возбуждение и развитие взрыва в
твердых и жидких веществах. -М.: ИЛ, 1955.

6. Холево Н.А. Чувствительность взрывчатых веществ к уда­
ру. -М.: Машиностроение, 1974.

7. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных сис­
тем пороховых ракет. -М.: Оборонгиз, 1862.

8. Зельдович Я.Б., Компонеец А.С. Теория детонации. -М.:
Гостехиздат, 1955.

9. Юхансон К., Персон П. Детонация взрывчатых веществ. -М.:
Мир, 1973.

10. Челышев В.П., Шехтер Б. К., Шушко Л.А. Теория горения
и взрыва. -М.: МО СССР, 1970.

И. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа взрыва конден­сированных систем. -М.: Наука, 1968.

12. Афанасьев Г.Т., Боболев В.К. Инициирование твердых
взрывчатых веществ. -М.: Наука, 1968.

13. Авакян Г.А. Расчет энергетических и взрывчатых харак­
теристик ВВ. -М.: МО СССР, 1964.

14. Пороха, твердые топлива и взрывчатые вещества / В.К.
Марьин, В.П. Зеленский, Б.М. Орлов и др. -М.: МО СССР, 1992.

15. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. -М.; Машино-

строение, 1972.

16. Взрывчатые вещества и пороха / М.М.Будшков, А.А. Левке-
вич, И.В.Быстров и др. -М.: Оборонгиз, 1955.

17. Соколов Н.А. Теория взрывчатых веществ. -М: ОНТИ, 1937.

18. Переход горения конденсированных систем во взрыв
УПодред.П.Ф. Похил. -М.: Наука, 1973.

. К части II

1. Орлова Е.Ю. Химия и технология бризантных ВВ. -Л.:
Химия, 1991.

2. Горст А.Г. Химия и технология нитросоединений. -М.:
Оборонгиз, 1940.

3. Збарский В.Л., Жилин В.Ф. Толуол и его нитропроизвод-
ные. -М.: Эдитариал УССР, 2000.

4. Горст А.Г. Пороха и ВВ.-М.: ОборонгизЛ957.

5. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих ВВ. -М.:
Машиностроение, 1975.

6. Шидловский А.А. Основы пиротехники. -М.: Оборонгиз, 1954.

7. Пороха, твердые топлива и взрывчатые вещества /В.К. Марьин,
В.П. Зеленский, Б.М. Орлов и др. -М.: Изд-во Минобороны, 1992.

8. Григорьев А.И. Твердые ракетные топлива. - М.: Химия, 1969.

9. Взрывчатые вещества, пиротехника, средства инициирова­
ния в послевоенный период. Изд. 2-е / Под ред. Н.Г. Пузырева. -
М.-СП6.: Гуманистика, 2002.

 

10. Паушин Я.М. Жидкие и твердые химические ракетные
топлива. -М.: Наука, 1975.

11. Коновалов В.И., Чулков В.П., Жаров А.П, Оборудование и
технология пиротехнических производств. -М.: ЦНИИНТИ, 1975.

12. Шагов Ю.В. Взрывчатые вещества и пороха. -М.: Воениздат,
1976.

13. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С. Промышленные взрывчатые
вещества. -М.: Недра, 1988.

14. Поздняков З.Г., Комиссаров А.М., Баширов Р.З. Техноло­
гия производства промышленных взрывчатых веществ. -М.: Не­
дра, 1973.

15. Горелик М.В., Эфрос Л.С. Основы химии и технологии
ароматических соединений. -М: Химия, 1992,

16. Жилин В.Ф., Збарский В.Л. Химия и технология ароматиче­
ских нитросоединений. -М.: Изд-во Центр Минобразования РФ, 2004.

К части Ш

1. Артиллерия /Н.Н. Никифоров, П.И.Туркин, А.А. Жеребцов
и др. -М.: Воениздат, 1953.

2. Взрывчатые вещества, пиротехника, средства инициирова­
ния в послевоенный период.Изд. 2-е / Под ред. Н.Г. Пузырева. -
М.-СПб.: Гуманистика, 2002.

3. Покровский Г.И. Взрыв. -М.: Недра, 1980.

4. Иволгин А.И. Созидательные взрывы. -М,: Воениздат, 1975,

5. Гейман Л.М. Взрыв. -М,; Наука, 1978.

6. Авдеев Ф.А., Барон В.П., Блейман И.Л. -М,: Недра, 1977.

7. Третьяков Г.М. Боеприпасы артиллерии. -М: Воениздат, 1960.

8. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. -
М,: Недра, 1980.

9. Вернидуб И.И. На передовой линии тыла. -М.: ЦНИИНТИ,
1993.

10. Баум Ф.А., Державец А.С., Санасарян Н.С. Термостойкие
взрывчатые вещества и их действие в глубоких скважинах. --М.:
Недра, 1969.

11. Райнхарт Дж. С., Пирсон Дж. Взрывная обработка метал­
лов. -М.: Мир, 1966.

12. Простреленные и взрывные работы в скважинах /Н.Г. Григо­
рян, Д.Е. Пометун, Л.А. Горбенко и др. -М.: Гостоптехиздат, 1959.

13. Позднев А. Творцы отечественного оружия. -М.: Воениз­
дат, 1955.

14. Жук А.Б. Стрелковое оружие. -М.: Воениздат, 1992.

 

15. Мураковский В.И., Федосеев С.Л. Оружие пехоты. -М,:
«Арсенал-пресс», 1992.

16. Пороховая коллекция России. Спортивные и охотничьи по­
роха /Под ред. Н.М. Ляпина. Л.В. Грольмана. -Казань, Пермь;
Изд-во ГосНИИХП, НПО им. С.М. Кирова, 1997.

17. Оружие современной пехоты: Справочник. Ч.П. -М.: АСТ
«Астрель», 2001.

18. Охотничье и спортивное оружие, патроны. -М.: Внеш-
торгнздат, 1993.

19. Современная военная техника: Сборник / Сост.: В.П.
Мошковский, П.Т. Астошенков. -М.: Воениздат, 1956.

20. Егоров П.Т. Реактивное оружие. -М.: Воениздат, 1960.

21. Ильин В.Е. Боевые танки России последнего поколения. -
М.: АСТ «Астрель», 2000.

22. Танки и самоходные установки: Энциклопедия военной
техники. -М.: АСТ «Астрель», 2000.

23. Шунков В.Н. Ракетное оружие. -Минск: Изд-во «Попурри»,
.2001.

24. Слипченко В.И. Войны шестого поколения. Оружие и во­
енное искусство будущего. -М.: Изд-во «Вече», 2002.

25. Оружие будущего. Тайны новых военных разработок. -
Минск: Изд-во «Современная литература», 1999.

26. Евстратов Н.А Взрывные работы в строительстве. -М.:
Стройиздат, 1965.

27. Вовк А.А., Черный Г.И. Взрывные работы в горных поро­
дах. ~ Киев: Техника, 1973.

28. Глускин Л.И. Буровзрывные работы на карьерах неруд­
ной промышленности. -М.: Недра, 1989.

29. Борон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных
работ. -М.: Недра, 1989.

30. Густафссон Р. Шведская техника взрывных работ. -М.:
Недра, 1977.

31. Смирнов Л.А., Силин В.С. Конверсия. 4.1. Пороха, сме-
севые топлива, пиротехнические изделия и взрывчатые вещества

для мирных целей, -М,: ЦНИИНТИ КПК, 1993.

32. Основные направления использования ракетных топлив и
порохов в народном хозяйстве/Под ред. акад. Б.П Жукова. -М.:
ЦНИИНТИ КПК, 1990.

33. Пороха и твердые специальные топлива в народном хо­
зяйстве / Под ред. акад. Б.П Жукова. -М.: ЦНИИНТИ КПК,
1990.

34. Тарута Н.У., Лучко И.Л., Поплавский В.А. Взрыв и его
мирные профессии. - Киев: Наукова думка, 1992.

35. Энергетические конденсированные системы: Краткий эн­
циклопедический словарь /Под ред. акад. Б.П Жукова. -М.:
«Якус-К», 1999.

36. Матвейчук В.В., Чуралов В.П. Взрывные работы. -М.:
Изд-во Академический поиск, 2002,

*~^

Содержание

*

Введение................................................................................ 4

ЧАСТЫ. СВОЙСТВ А ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ.................. 7

1. Общая характеристика взрывчатых материалов......... 9

1. Понятия взрывчатый материал, взрыв....................... 9

2. Классификация взрывчатых материалов................. 19

3. Исторический путь развития взрывчатых
материалов................................................................... 25

 

1. Первые шаги.......................................................... 25

2. Дымный порох..................................................... 27

3. Нитроцеллюлоза. Бездымный порох.................... 29

4. Нитроглицерин. Динамиты..............................,... 31

5. Пикриновая кислота, тротил, тетрил................ 34

6. Инициирующие взрывчатые вещества............. 37

7. Тетранитрат пентаэритрита, гексоген, октоген.... 39

8. Твердые ракетные топлива..............................,. 40

9. Развитие пиротехники.......................................„! 44

2. Виды превращений взрывчатых материалов..........,. 45

2.1. Медленное разложение взрывчатых материалов....... 45

1. Закономерности медленного разложения
взрывчатых материалов....................................... 46

2. Влияние различных факторов на медленное

химическое разложение..................................................... 55

2.1.3. Экспериментальные методы изучения
медленного разложения............................................................. 60

2.2. Горение взрывчатых материалов.............................. 65

1. Понятие о горении и основные
закономерности горения....................................... 65

2. Горение газообразных смесей............................, 70

3. Стационарное горение конденсированных систем.,.. 74

2.2.4. Влияние различных факторов на скорость и
устойчивость горения............................................................... 78

2.2.5. Экспериментальные методы определения

скорости горения........................................................... 88

2.3. Детонация взрывчатых веществ.............................. 92

2.3.1................................................................................. Общее представление о детонации 92

1. Переход горения в детонацию........................... 94

2. Возбуждение и распространение детонации..... 97

2.3.2................................................................................. Скорость детонации. Зависимость скорости
детонации от различных факторов...................................... 100

1. Влияние химической природы вещества.......... 102

2. Влияние плотности........................................... 104

3. Влияние силы начального импульса............... 105

4. Влияние примесей........................................... 107

5. Влияние температуры...................................... 107

6. Влияние давления............................................. 107

7. Влияние диаметра заряда................................. 108

2.3.3. Методы экспериментального определения

скорости детонации....................................................... 110

3. Возбуждение взрывчатого превращения.............. 113

1. Понятие о чувствительности.................................... 113

2. Возбуждение взрыва тепловым импульсом........... 115

3. Чувствительность к лучу огня................................ 119

4. Возбуждение взрыва механическим импульсом.... 121

3.4.1. Чувствительность взрывчатых материалов

к удару.......................................................................... 121

3.4.2. Чувствительность инициирующих взрывчатых

веществ к удару........................................................... 123

3.4.3. Чувствительность инициирующих взрывчатых

веществ к наколу........................................................... 125

3.4.4. Чувствительность взрывчатых материалов

к трению....................................................................... 126

3.4.5. Механизм возбуждения взрыва при
механическом воздействии................................................ 128

3.5. Возбуждение от сотрясения при выстреле и

удара о преграду......................................................... 132

 

6. Возбуждение взрывчатого превращения с помощью
воспламенителей и детонаторов.............................. 134

7. Возбуждение детонации на расстоянии................... 138

4. Мощностные характеристики взрывчатых
материалов.............................................................................. 142

1. Теплота взрывчатого превращения.......................... 142

2. Скорость выделения энергии.................................... 149

5. Работа взрыва................................................................ 152

1. Объем и температура газообразных продуктов
взрыва........................................................................ 153

2. Метательное действие порохов............................... 159

3. Разрушающее действие взрыва................................ 167

 

1. Поле взрыва......................................................... 167

2. Бризантное действие взрыва............................... 170

 

1. Пробивное действие взрыва.......................... 171

2. Осколочное действие взрыва........................ 173

3. Кумулятивное действие взрыва.................... 176

4. Экспериментальные методы определения бргоантности 180

5.3.3. Фугасное действие взрыва................................... 182

ЧАСТЬ II. ПОЛУЧЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ.... 185