Шидловский. Основы пиротехники. А. А. Шидловский основы пиротехники издание четвертое, переработанное и дополненное
 Скачать 2.26 Mb.
|
могут изменяться от одного-двух до нескольких десятков лет. Нормальным сроком хранения изделий считается 10 лети более. К наиболее стойким следует отнести составы сигнальных огней, не содержащие порошка металла. Из осветительных, а также зажигательных составов наиболее химически стойкими являются составы, содержащие в качестве основного горючего только алюминий, а в качестве окислителя — нитрат бария. Добавление магния в такие составы снижает их химическую стойкость и уменьшает сроки хранения содержащих их изделий. При полной герметичности изделий сроки их хранения могут быть в большинстве случаев весьма значительными. В отдельных случаях по истечении срока хранения пиротехнические изделия могут подвергаться испытаниям на эффективность действия и на химическую стойкость состава. При удовлетворительных результатах испытаний срок хранения изделий может быть продлен. Часть вторая СПЕЦИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ ГЛАВА ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ 109 § 1. ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ И СРЕДСТВА При современном состоянии боевой техники неизмеримо возросло значение действий войск ночью. Ночная темнота, хотя и затрудняет ведение наступательных и оборонительных операций, но позволяет тем не менее более безопасно, чем днем, сосредоточивать силы и средства для атаки или для обороны, а также способствует нанесению внезапного удара по противнику. Операции в ночных условиях широко практиковались всеми воюющими державами во второй мировой войне. Военно-воздушные силы США в агрессивной войне во Вьетнаме более 30 процентов налетов совершали ночью, главным образом по объектам, имеющим сильную противовоздушную оборону [57]. Для обеспечения боевых действий ночью используются средства сигнализации и искусственного освещения поля боя, аппаратура ночного видения (инфракрасная техника) и радиотехнические средства, предназначаемые для обнаружения противника, его техники и наблюдения за полем боя. Основными средствами освещения поля боя являются прожекторы, осветительные артиллерийские снаряды и авиабомбы (САБ), а также общевойсковые осветительные средства. В настоящей главе рассматриваются также пиротехнические источники инфракрасного излучения, которые используются для решения некоторых боевых задач в ночных условиях. Пиротехнические осветительные средства по сравнению с прожекторами имеют следующие преимущества простота в обращении, быстрота приведения в действие, внезапность действия, возможность применения их на значительно больших, чем прожекторы, расстояниях, отсутствие громоздких электрических генераторов. Пиротехнические осветительные средства могут использоваться при разведке и наблюдении, бомбометании с самолетов, для целеуказания и для многих других целей. Осветительные средства должны давать максимальную силу света в течение заданного промежутка времени. Минимальные освещенность и время освещения, необходимые для ориентировки на местности, составляют 1—2 лк и 5—6 с. Для получения отчетливого представления о расположении войсковых частей и огневых средств противника требуется время освещения не менее 10 с. При проведении каких-либо операций продолжительность освещения должна быть значительно больше например, при ночном бомбометании с использованием САБ время освещения должно быть не меньше 4—5 мин. Основными требованиями, предъявляемыми к осветительным средствам, являются сила света и время горения. В зависимости от назначения боеприпасов эти требования могут изменяться в довольно широких пределах. Кроме этого, задаются ограничения по размеру и весу боеприпасов, иногда указывается необходимый спектральный состав излучения пламени. Классификация осветительных средств и составов В армиях капиталистических стран осветительные средства подразделяют следующим образом. 1. Средства артиллерия — снаряды (ОС) и мины (ОМ, реактивные осветительные снаряды (РОС 110 2. Средства авиации — авиабомбы (САБ), посадочные осветительные авиабомбы и факелы. 3. Общевойсковые средства — осветительные патроны (ОП, выстреливаемые из пистолета-ракетницы (26 мм и др, и реактивные осветительные бомбы (бураки), выстреливаемые из специальной мортиры, и осветительные гранаты, выстреливаемые из винтовочной мортирки или специального гранатомета. 4. Инженерные осветительные мины. В зависимости от конструкции эти средства бывают парашютные и беспарашютные. В беспарашютных средствах время свечения ограничивается временем свободного падения звездки или факела и обычно не превышает 20—25 с. Осветительные элементы, снабженные парашютом, снижаются значительно медленнее, и потому их время горения может быть во много раз больше. Осветительные составы делятся на быстро и медленногорящие. Первые, имеющие скорость горения 10 мм/с и больше, применяют обычно в относительно мелких изделиях (звездки для пистолетных патронов и винтовочных гранат. Эти составы имеют большую силу света с единицы горящей поверхности, чем мед-ленногорящие составы. Для крупных изделий (факелы авиабомб, снарядов и мин, где время горения исчисляется минутами, пользуются обычно медленногорящими составами, имеющими скорость горения 1— 2 мм/с. Осветительные составы могут быть также подразделены на твердые и пластичные или гелеобразные. Практическое применение получили пока только твердые осветительные составы, получаемые либо прессованием порошкообразной смеси компонентов, либо самоотверждающиеся (при нормальной или повышенной температуре. § 2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБУСТРОЙСТВЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ Средства артиллерии Бес парашютный осветительный снаряд по устройству сходен с зажигательным термитно- сегментным снарядом (см. рис. 15.8), в котором вместо зажигательных элементов имеется до 1,6 осветительных элементов (по ,3—4 в каждом ряду. Осветительный элемент — это стальная оболочка в форме сегмента, в которую запрессованы осветительный и воспламенительный составы. Воспламенение элементов и вышибного заряда обеспечивается мощным лучом огня дистанционной трубки. Время горения элементов в зависимое от калибра снаряда (76—122 мм) составляет с, сила света одного элемента 20—40 тыс. . Преимуществами беспарашютных снарядов по сравнению с парашютными являются простота конструкций, большой коэффициент заполнения каморы составом, большая суммарная поверхность горения, а следовательно, и большая суммарная сила света, незначительный относ горящих элементов ветром в сторону от освещаемой цели. Основным недостатком беспарашютных снарядов является большая скорость падения элементов (до 50 мс, из-за чего для обеспечения освещения в течение 20—25 с приходится вскрывать снаряд на высоте 800—1000 м. Это приводит к тому, что освещенность местности вначале горения элементов получается небольшой, а затем быстро увеличивается по мере приближения элементов к земле. Предлагались и испытывались различные тормозные устройства для замедления падения горящих элементов, однако практического применения они не получили. Большое распространение получили парашютные осветительные снаряды (ПОС) с выбрасыванием осветительного факела с парашютом через донную часть в направлении, обратном полету снаряда (рис. 11.1). При полете снаряда газы вышибного заряда выбрасывают и воспламеняют факел. Факел и парашют помещены каждый в отдельности в тару стальных полу- 1 1 св кандела (кд), от анг. свеча. цилиндров, защищающих их от повреждения в момент выстрела и при выбрасывании из корпуса снаряда. По вылете из корпуса полуцилиндры расходятся в стороны и освобождают факел и парашют. При поступательном движении факел натягивает стропы, парашют наполняется и горящий факел опускается к земле со скоростью 10—15 мс. Для предотвращения скручивания строп парашют прикрепляется к факелу при помощи вращающегося на шарикоподшипниках вертлюга. Рис. 11.1. мм осветительный парашютный снаряд корпус верхняя диафрагма 3—полуцилиндры факела оболочка факела осветительный состав 6— полуцилиндры для парашюта парашют войлочная прокладка свинцовое обтюрирующее кольцо дно //—вышибной заряд 12—привинтная головка 13— втулка;14— вертлюг; дистанционная трубка Факел мм осветительного снаряда имеет силу света около 500 тыс. ев (кд) и при разрыве на высоте 400—500 м освещает площадь диаметром дом в течение с. Парашютные снаряды имеют ряд преимуществ по сравнению с беспарашютными, нов тоже время они более сложны по конструкции ив снаряжении для размещения осветительного состава в них используется лишь половина или 1/3 объема каморы, а остальное занято парашютом при длительном хранении парашют может слеживаться и не раскрыться. Кроме того, горящий факел парашютных снарядов может уноситься ветром довольно далеко в сторону от освещаемой цели. Наибольшие трудности, встречающиеся при создании парашютных снарядов, связаны с опасностью разрушения внутреннего снаряжения в момент выстрела и при вышибании из корпуса, а также с возможностью скручивания парашюта при его раскрывании. В американском мм снаряде факел с основным парашютом помещают в прочный металлический контейнер, в котором имеется замедлитель, вышибной заряди тормозной парашют. При действии снаряда воспламеняется сначала первичный вышибной заряди его пороховые газы выталкивают контейнер с тормозным парашютом, воспламеняя одновременно замедлитель. В воздушном потоке раскрываются тормозной парашют и проти-воповоротные стабилизаторы, имеющиеся на корпусе контейнера. Через 8 с, когда поступательное движение и вращение контейнера будут почти полностью погашены, воспламеняется вторичный вышибной заряд, который зажигает факел и выталкивает его вместе с основным парашютом из контейнера. Система факел парашют снижается со скоростью 1,5 м/с. Осветительные мины по конструкции мало отличаются от парашютных снарядов. Снаряжение осветительной мины (рис. 11.2) состоит из факела с парашютом, вышибного заряда и диафрагмы. В головной части корпуса имеется очко под дистанционный взрыватель. При срабатывании взрывателя хвостовая часть корпуса отделяется от головной, факел выталкивается из корпуса и одновременно воспламеняется, а затем спускается на парашюте, освещая цель. Характеристики некоторых американских снарядов и мин приведены в табл. Рис. 11.2. мм осветительная мина дистанционная трубка;2—вышибной заряд вкладыш диафрагма головная часть корпуса 6— факел с осветительным составом корпус факела 8— парашют 9— хвостовая часть корпуса шнур трубка стабилизатора дополнительный заряд воспламенительный заряд Реактивные осветительные снаряды (РОС, также как и пушечные, могут быть парашютные и беспарашютные. Один из вариантов парашютных РОС показан на рис. 11. 3; он по устройству и принципу действия мало отличается от пушечного артиллерийского снаряда (франц. патент 1.565.378 кл. F42B). Средства авиации Осветительные (светящиеся) авиабомбы (САБ) занимают важное место среди большого числа пиротехнических средств, используемых в авиации. Кроме целей освещения местности, они используются Таблица 11.1 Светотехнические характеристики американских парашютных снарядов и мин 113 Ско Ско Калибр снаряда или мины Сила света тыс. ев Время горе рость снижения фа Калибр снаряда или мины Сила света, тыс. ев Время горения рость снижения (кд) ния, с кела, (кд) с факелам с мс мм снаряд 450 60 мм мина 145 25 -- мм снаряд 1000 120 1,5 мм мина 500 75 3,7 мм мина 250 32 3 мм мина 850 90 -- также и для ослепления противовоздушной обороны противника САБы применяются ив качестве мишени при учебных стрельбах зенитной артиллерии. реактивный двигатель факел парашют 4— пружина для выталкивания системы факел парашют из корпуса снаряда САБы могут быть сброшены с самолетов с замков бомбодержателей или из специальных кассет. Рис. 11.4. Осветительная авиабомба САБ-.ЗМ [il7]: стальной корпус осветительный состав 3—восплайенятельный состав картонный кружок с замедлителем донная крышка факела 6—парашют; 7 —очко под дистанционный взрыватель войлочный обтюратор 9— донная крышка стабилизатор бугель На рис. 11.4 показана схема САБ. Факел — это картонная или стальная цилиндрическая оболочка, в которую запрессованы основной и воспламенительный составы. После сбрасывания бомбы с самолета на заданной высоте срабатывает дистанционный взрыватель, который воспламеняет пороховую подмазку на торце факела и вышибной пороховой заряд. Образовавшиеся газы выталкивают через донную часть корпуса факел с парашютом и одновременно воспламеняют факел. В некоторых конструкциях система факел—парашют извлекается из корпуса бомбы при помощи вытяжного троса, прикрепляемого одним концом к крышке факела САБ и к парашюту, а другим — к балке бомбодержателя. В других конструкциях воспламенение факела осуществляется при помощи терочного воспламенителя, срабатывающего в момент раскрытия парашюта. В табл. 11.2 приведены некоторые данные американских осветительных авиабомб. Таблица 11.2 Основные характеристики американских САБ (скорость снижения факелов мс Индекс Количество состава, кг Размеры, мм длина диаметр Сила света млн. ев (кд) Время горения в минут. МК-6 МК-24 МК-8 М-138 М-139 МШ-44 13,6 10,4 8 ,2 -- 28,1 31,8 910 914 638 1158 914 136 125 121 169 203 1 >1,65 0,5 1,5 3,0 5,0 3 2 б 3 Расход осветительных средств B современной войне огромен (в один из месяцев войны во Вьетнаме ВВС США израсходовали до 130 тыс. САБ). В связи с необходимостью непрерывно поддерживать освещение в течение довольно длительного временя в США разработаны автоматические кассеты, вмещающие до 400 осветительных бомби выбрасывающие их с интервалом от 2 до 5 с. В зарубежных армиях при учебных стрельбах ракетами воздух — воздух и земля воздух с ИК-головками самонаведения используют буксируемые светящиеся мишени. Одна из таких мишеней [119] представляет собой факел весом 3,2 кг, диаметром 66 мм и длиной 470 мм, буксируемый самолетом на длинном тросе. Факел воспламеняется терочным устройством и горит 6 мин, имея силу света 65 тыс. см (кд). Общевойсковые средства Наиболее массовыми из общевойсковых средств являются осветительные патроны (беспарашютные и парашютные, выстреливаемые из пистолета-ракетницы, и реактивные). На рис. 11.5 показано устройство мм беспарашютного патрона. При ударе бойка воспламеняется капсюль, поджигающий вышибной заряд дымного пороха горячие газы воспламеняют осветительный элемент (звездку) я одновременно выбрасывают его вместе с пыжами и металлическим кружком. При выстреле под углом 45—50° звездка поднимается на высоту 50—60 м дальность полетам, время горения 7—9 с, сила 'света нем нее 50 тыс. св. (кд), радиус освещаемой площади м. При нормальной работе звездка полностью разгорается в наивысшей точке траектории 'и сгорает в воздухе, не долетая до земли. На рис. 11.6 показан парашютный патрон, отличающийся тем, что из пистолета выстреливается металлическая или бумажная оболочка с замедлителем, снаряженная дополнительным вышибным зарядом, звездкой и прикрепленным к ней парашютом. Рис. 11.5. мм осветительный патрон : I — бумажная гильза 2— металлическая головка 5—наковаленка; 4 —капсюль; 5—вышибной заряд дымного пороха 6— картонный пыж марлевый кружок 8— войлочный пыж осветительная звездка; 10— пыж 11— металлический кружок опознавательные знаки Рис. 11.6. мм осветительный парашютный патрон [17]: бумажная гильза 2— капсюль-воспламенитель; 3—вышибной пороховой заряди пыжи 6— бумажная гильза, снаряженная звездкой и парашютом замедлитель дополнительный вышибной заряд 9—пыж; 10—звездка; парашют /2 — опознавательный пыж В верхней точке траектории замедлитель прогорает и поджигает дополнительный вышибной заряд. Давлением образующихся газов звездка с парашютом выбрасывается из оболочки и одновременно воспламеняется. При медленном спуске на парашюте звездка, сгорая, равномерно освещает местность. При стрельбе под углом 45° звездка поднимается на высоту 40 ми горит в течение 1.6 с. Реактивные патроны отличаются тем, что осветительные элементы (парашютные или бесларашютные) доставляются на вершину траектории при помощи миниатюрного порохового ракетного двигателя. К общевойсковым средствам относятся также осветительные гранаты. Так, например, на вооружении пехоты США имеются два патрона, выстреливаемые из мм гранатомета: пятизвездный патрон и однозвездный парашютный патрон звездка последнего имеет силу света 45 тыс. ав (кд) и горит 42 с [106]. Судя по зарубежным источникам, работы по усовершенствованию осветительных средств ведутся в направлении увеличения силы света и времени горенця, дальности полета и высоты подъема. В частности, предложен ряд способов сообщения звездке вращательного движения при помощи разного рода направляющих, раскручивающих звездку в канале пистолета, за счет реакции истекающей струи продуктов сгорания и т. п. Для обеспечения продолжительного зависания осветительного элемента в воздухе в США предложено использовать взамен парашюта складной ротор, раскручиваемый истекающими продуктами сгорания. § 3. СВЕТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ И СРЕДСТВ 1. Единицей силы света является новая свеча (св, равная 1/600 000 силы света, получаемой см поверхности черного тела в направлении нормали при температуре затвердевания платины (1 св 1,005 международной свечи. 2. Единицей светового потока является люмен (лм) — поток, излучаемый источником света силой в 1 св внутри телесного угла в 1 стерадиан. Источник, обладающий в любом направлении силой света в 1 св, излучает световой поток 4ллм=12,5 лм. 3. Единицей освещенности авляется люкс (лк) — освещенность, создаваемая световым потоком в 1 л,м, равномерно распределенным на площади в 1 м. 4. За единицу яркости берется нит (нт) — яркость равномерно светящейся поверхности в направлении нормали, испускающей в том же направлении свет силой в 1 ев с 1 м2. 'Прежняя единица яркости стильб (сб) равна 1сб=1 •104 нит. При испытаниях осветительных факелов (или звездок) находят следующие величины 1) количество сжигаемого состава отв г 2) диаметр d и высоту сжигаемого факела в мм 3) среднюю силу света / в .сд; 4) время горения факела t ь с. Однако ни сила света, ни время горения не могут служить характеристикой для осветительных составов эти величины показывают только качество изделий. * 1 св = 1 кандела (кд). Характеристиками, относящимися непосредственно к осветительным составам, являются 1) удельная светосумма Lo (св-с/г); 2) световая отдача С (лм/вт) и световой кпд. Кв) яркость пламени В (в нитах или стильбах 4) линейная скорость горения ив мм/с) при непременном указании плотности спрессованного состава d. Практически наиболее существенны характеристики 1 и 4. Удельная светосумма. Пример 1. Вычислить значение Ly, если звездка весом 50 г горит 9 с, развивая при этом силу света /=100000 св. Имеем L0 = 100000*9=18000 Для перехода от свечей (I) к люменами обратно пользуются формулой 117 л Световая отдача. Это отношение общей светосуммы L=I-t к общей энергии затрачиваемой для получения данного количества света С лм/Вт. Световую отдачу вычисляют по формуле C = (л) = (I*t*3,003)/(m*q*1000) лм*с/дж где q — количество тепла в ккал, выделяемое 1 г состава при '* сгораяии; 4,186 коэффициент перехода от малых калорий к джоулям. Пример 2. Световая отдача состава, имеющего Z.o=18000 св-с/г и (?= =1.65 ккал/г, равна 18000.3,003 С = (18000*3,003) / (1,65 * 1000)=32,7 лм/Вт. 1,65.1000 Световой кпд. Под этим термином понимается отношение световой отдачи данного источника света к максимальной световой отдаче, получающейся при ном переходе всей энергии в световую для монохроматического света с длиной волны 555 ммк; последняя величина равна 621 лм/вт. Для источников света со сложным составом излучения при вычислении светового к.п.д. необходимо принимать во внимание кривую относительной видности человеческого 'глаза (рис. 11.7). Световой кпд. для белых пламен с известным приближением можно вычислить по формуле K=c*100/248 Средняя яркость пламени вычисляется делением силы света ,в'свечах на поверхность пламени S в м (см, подсчитанную по фотографическому снимку B=I / S нит(сб) Для сравнения в табл. 11.3 приведены некоторые светотехнические характеристики электрических источников света. Наилучшую световую отдачу имеют газосветные лампы, дающие люминесцентное излучение. Рис. 11.7. Кривые коэффициента относительной видности человеческого глаза днем (сплошная) ив сумерки (пунктирная) 118 Таблица 11.3 Тип лампы Источник света Температура, Световая отдача С, Яркость, сб К лм/Вт Накаливания Лампы газополные 1000 Вт 2990 20 1200 Лампы газополные специального назначения 250 Вт 3350 26 — Дуговые Дуга с интенсивными углями 35 120000 Газосветные Натриевые лампы ^ 50 Малая Ртутные лампы сверхвысокого давления с водяным охлаждением Примечание. 1 сб=1 • 104 нит. |