Përbërja piroteknike: klasifikimi, përbërësit, aplikimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Një përbërje piroteknike është një substancë ose përzierje përbërësish e krijuar për të prodhuar një efekt në formën e nxehtësisë, dritës, zërit, gazit, tymit ose një kombinimi të tyre, si rezultat i reaksioneve kimike ekzotermike të vetëqëndrueshme që zhvillohet pa shpërthim. Një proces i tillë nuk varet nga oksigjeni nga burimet e jashtme.

Klasifikimi i përbërjeve piroteknike

Ato mund të ndahen sipas veprimit:

• Zjarrtë.
• Tymi.
• Dynamic.

Dy grupet e para mund të ndahen në lloje më të vogla.

Zjarrtë: ndriçues, natë sinjalizues, gjurmues dhe disa ndezës.

Grupi i tymit përfshin kompozime për sinjalizimin dhe maskimin e ditës (mjegull).

Llojet kryesore të piroteknikës

Efekti i mësipërm (drita, zëri, etj.) mund të krijohet duke përdorur këto komponentë:

• Blici pluhur - digjet shumë shpejt, prodhon shpërthime ose shpërthime të ndritshme drite.
• Barut - digjet më ngadalë se pluhuri, lëshon një sasi të madhe gazrash.
• Lëndë djegëse e ngurtë - prodhon shumë avuj të nxehtë që përdoren si burime të energjisë kinetike për raketa dhe predha.
• Iniciatorë piroteknikë - prodhojnë sasi të mëdha nxehtësie, flakë ose shkëndija të nxehta që përdoren për të ndezur kompozime të tjera.
• Ngarkesat e nxjerrjes - djeg shpejt, prodhon shumë gaz në një kohë të shkurtër, përdoret për të çliruar ngarkesat nga kontejnerët.
• Ngarkesa shpërthyese - djeg shpejt, prodhon një sasi të madhe gazi në një kohë të shkurtër, përdoret për të shtypur kontejnerin dhe për të hedhur përmbajtjen e tij.
• Përbërjet e tymit - digjen ngadalë, prodhojnë mjegull (të thjeshtë ose me ngjyrë).
• Trena me vonesë - flakëron me një shpejtësi konstante të qetë, që përdoret për të futur vonesa në rezervën e zjarrit.
• Burimet piroteknike të nxehtësisë - lëshojnë një sasi të madhe nxehtësie dhe praktikisht nuk përhapin gazra, me djegie të ngad altë, shpesh të ngjashme me termitin.
• Xixëllonja - prodhojnë shkëndija të bardha ose me ngjyrë.
• Blices - djeg ngadalë, krijon një sasi të madhe drite, përdoret për ndriçim ose sinjalizim.
• Përbërje fishekzjarre shumëngjyrëshe - prodhojnë shkëndija të lehta, të bardha ose shumëngjyrëshe.

Aplikacion

Disa teknologji të përbërjeve dhe produkteve piroteknike përdoren në industri dhe aviacion për të gjeneruar vëllime të mëdha gazi (për shembull, në airbags), si dhe në të ndryshmefiksime dhe në situata të tjera të ngjashme. Ato përdoren gjithashtu në industrinë ushtarake kur nevojiten sasi të mëdha zhurmash, dritë ose rrezatim infra të kuqe. Për shembull, raketa dekrete, flakë zjarri dhe granata trullosëse. Një klasë e re e përbërjeve të materialeve reaktive po hulumtohet aktualisht nga ushtria.

Shumë komponime piroteknike (veçanërisht ato që përfshijnë aluminin dhe perkloratet) janë shpesh shumë të ndjeshme ndaj fërkimit, goditjes dhe elektricitetit statik. Edhe 0,1 deri në 10 milixhaul shkëndijë mund të shkaktojë efekte të caktuara.

Gunpowder

Ky është pluhuri i famshëm i zi. Është eksplozivi kimik më i hershëm i njohur, i përbërë nga një përzierje e squfurit (S), qymyrit (C) dhe nitratit të kaliumit (kripëza, KNO 3). Dy komponentët e parë veprojnë si lëndë djegëse, dhe i treti është një oksidues. Për shkak të vetive të tij ndezëse dhe sasisë së nxehtësisë dhe gazit që prodhon, baruti përdoret gjerësisht në prodhimin e lëndëve djegëse në armë zjarri dhe artileri. Përveç kësaj, përdoret në prodhimin e raketave, fishekzjarrëve dhe pajisjeve shpërthyese në gurore, miniera dhe ndërtim rrugësh.

Treguesit

Bauti u shpik në Kinë në shekullin e 7-të dhe u përhap në pjesën më të madhe të Euroazisë nga fundi i shekullit të 13-të. I zhvilluar fillimisht nga taoistët për qëllime mjekësore, pluhuri u përdor për luftë rreth vitit 1000 pas Krishtit.

Bauti klasifikohet nësi një eksploziv i vogël për shkak të shpejtësisë së tij relativisht të ngad altë të dekompozimit dhe brisencës së ulët.

Fuqia shpërthyese

Ndezja e barutit të mbushur pas predhës krijon presion të mjaftueshëm për të bërë që gryka të shkrepë me shpejtësi të lartë, por jo aq i fuqishëm sa të shpërthejë tytën e armës. Kështu, baruti është një lëndë djegëse e mirë, por është më pak e përshtatshme për shkatërrimin e gurëve ose fortifikimeve për shkak të fuqisë së tij të ulët shpërthyese. Duke transferuar energji të mjaftueshme (nga substanca djegëse në masën e topit, dhe më pas nga ajo në objektiv përmes municionit të goditjes), bombarduesi përfundimisht mund të mposht mbrojtjen e fortifikuar të armikut.

Bauti u përdor gjerësisht për të mbushur predha dhe u përdor në projektet e minierave dhe inxhinierisë civile deri në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, kur u testuan eksplozivët e parë. Pluhuri nuk përdoret më në armët moderne dhe aplikimet industriale për shkak të efektivitetit të tij relativisht të ulët (krahasuar me alternativat më të reja si dinamiti dhe nitrati i amonit ose vaji i karburantit). Sot armët e zjarrit me barut janë të kufizuara kryesisht në gjueti, gjuajtje në objektiv.

Burimi piroteknik i nxehtësisë

Përbërjet piroteknike janë një pajisje e bazuar në substanca të djegshme me një ndezës të përshtatshëm. Roli i tyre është të prodhojnë një sasi të kontrolluar nxehtësie. Burimet piroteknike zakonisht bazohen në oksidues të karburantit të ngjashëm me termitin (ose ngadalësues të përbërjes) me një shkallë të ulët djegieje,prodhim i lartë nxehtësie në temperaturën e dëshiruar dhe pak ose aspak formim gazi.

Ato mund të aktivizohen në disa mënyra. Ndeshjet elektrike dhe kapakët e goditjes janë më të zakonshmet.

Burimet piroteknike të nxehtësisë përdoren shpesh për të aktivizuar bateritë, ku shërbejnë për shkrirjen e elektrolitit. Ekzistojnë dy lloje kryesore të dizajnit. Njëri përdor një shirit siguresash (që përmban kromat barium dhe metal zirkonium pluhur në letër qeramike). Përbërjet termike të granulimit piroteknikë kalojnë përgjatë skajit të tij për të filluar djegien. Rripi zakonisht niset me një ndezës elektrik ose prizë duke përdorur rrymë.

Dizajni i dytë përdor një vrimë qendrore në paketën e baterisë në të cilën një ndezës elektrik me energji të lartë lëshon një përzierje gazesh të djegshme dhe llamba inkandeshente. Dizajni me një vrimë qendrore mund të zvogëlojë ndjeshëm kohën e aktivizimit (dhjetëra milisekonda). Për krahasim, vërejmë se në pajisjet me një shirit buzë, ky tregues është qindra milisekonda.

Aktivizimi i një baterie mund të bëhet edhe me një primer me goditje të ngjashme me armë gjahu. Është e dëshirueshme që burimi i ekspozimit të jetë pa gaz. Në mënyrë tipike, përbërja standarde e përzierjeve piroteknike përbëhet nga pluhur hekuri dhe perklorati i kaliumit. Në raportet e peshës, këto janë 88/12, 86/14 dhe 84/16. Sa më i lartë të jetë niveli i perkloratit, aq më i madh është prodhimi i nxehtësisë (nominalisht 200, 259 dhe 297 kalori/gram). Madhësia dhe trashësia e tabletave të hekurit-perkloratit kanë pak efekt në shpejtësinë e djegies, por ato kanëefektet në densitetin, përbërjen, madhësinë e grimcave dhe mund të përdoren për të rregulluar profilin e dëshiruar të çlirimit të nxehtësisë.

Një përbërje tjetër e përdorur është zirkonium me kromat barium. Një përzierje tjetër përmban 46,67% titan, 23,33% bor amorf dhe rreth 30% kromat barium. Gjithashtu në dispozicion janë 45% tungsten, 40,5% kromate barium, 14,5% perklorat kaliumi dhe 1% alkool vinyl dhe acetat lidhës.

Reaksionet për të formuar komponentë ndërmetalike të përbërjeve piroteknike, si zirkonium me bor, mund të përdoren kur dëshirohet funksionimi pa gaz, sjellja jo higroskopike dhe pavarësia nga presioni i ambientit.

Burimi i nxehtësisë

Mund të jetë pjesë e drejtpërdrejtë e përbërjes piroteknike, për shembull, në gjeneratorët kimikë të oksigjenit një përbërës i tillë përdoret me një tepricë të madhe oksiduesi. Nxehtësia e lëshuar gjatë djegies përdoret për dekompozim termik. Në lidhje me djegien e ftohtë, kompozimet përdoren për të prodhuar tym me ngjyrë ose për të spërkatur një aerosol si pesticidet ose gazi CS, duke siguruar nxehtësinë e sublimimit të përbërjes së dëshiruar.

Përbërësi i vonesës së fazës së përbërjes, i cili së bashku me produktet e djegies formon një përzierje me një temperaturë të veçantë të tranzicionit të fazës, mund të përdoret për të stabilizuar lartësinë e flakës.

Materiale

Përbërjet piroteknike janë zakonisht përzierje të vogla të homogjenizuaragrimcat e karburantit dhe oksiduesit. E para mund të jetë kokrra ose thekon. Në përgjithësi, sa më e lartë të jetë sipërfaqja e grimcave, aq më e lartë është shkalla e reagimit dhe djegies. Për disa qëllime, lidhësit përdoren për ta kthyer pluhurin në një material të fortë.

Karburanti

Llojet tipike bazohen në pluhurat metalikë ose metaloidë. Përbërja mund të tregojë disa lloje të ndryshme të karburantit. Disa mund të shërbejnë edhe si lidhës.

Metalet

Lëndët djegëse të zakonshme përfshijnë:

• Alumini është karburanti më i zakonshëm në shumë klasa përzierjesh, si dhe një rregullator i paqëndrueshmërisë së djegies. Flaka me temperaturë të lartë me grimca të ngurta që ndërhyjnë në shfaqjen e ngjyrave, reagon me nitratet (përveç amonit) për të formuar okside të azotit, amoniakut dhe nxehtësisë (reagimi i ngad altë në temperaturën e dhomës, por i dhunshëm mbi 80 ° C, mund të vetëndezet).
• Magnalium është një aliazh alumini-magnez që është më i qëndrueshëm dhe më pak i kushtueshëm se një metal i vetëm. Më pak reaktiv se magnezi, por më i ndezshëm se alumini.
• Hekuri - bën shkëndija të arta, një element i përdorur zakonisht.
• Çeliku është një aliazh hekuri dhe karboni që prodhon shkëndija të degëzuara të verdha-portokalli.
• Zirkonium - Prodhon grimca të nxehta të dobishme për përzierjet e ndezshme, të tilla si iniciatori standard i NASA-s, dhe për të shtypur paqëndrueshmërinë e djegies.
• Titani - prodhon lëndë piroteknike dhe komponime të nxehta, rritndjeshmëri ndaj goditjes dhe fërkimit. Ndonjëherë përdoret një aliazh Ti4Al6V i cili prodhon shkëndija të bardha pak më të shndritshme. Së bashku me perkloratin e kaliumit, përdoret në disa ndezës piroteknikë. Pluhuri i trashë prodhon shkëndija të bukura të degëzuara blu-të bardha.
• Ferrotitanium është një aliazh hekur-titan që krijon shkëndija të shndritshme që përdoren në yjet piroteknikë, raketat, kometat dhe shatërvanët.
• Ferrosilicon është një substancë hekur-silikon që përdoret në disa përzierje, ndonjëherë duke zëvendësuar silicidin e kalciumit.
• Mangani - përdoret për të kontrolluar shkallën e djegies, për shembull, në kompozime me vonesë.
• Zinku - përdoret në disa përbërje tymi së bashku me squfurin, i cili përdoret si lëndë djegëse amatore për raketat, si dhe në yjet piroteknikë. I ndjeshëm ndaj lagështirës. Mund të ndizet spontanisht. Përdoret rrallë si lëndë djegëse kryesore (me përjashtim të përbërjeve të tymit), mund të përdoret si një komponent shtesë.
• Bakri - përdoret si bojë blu me specie të tjera.
• Tunxhi është një aliazh zinku dhe bakri i përdorur në disa formula fishekzjarre.
• Tungsten - përdoret për të kontrolluar dhe ngadalësuar shkallën e djegies së kompozimeve.

Vlen të përmendet se është e rrezikshme të bësh kompozime piroteknike me duart tuaja.