Шидловский. Основы пиротехники. А. А. Шидловский основы пиротехники издание четвертое, переработанное и дополненное
 Скачать 2.26 Mb.
|
ЗFе304+8А1=4А12O3+9Fе+831 ккал (3478 кДж) .....................................76% ...24%.... 45% ....55% Таблица 15.1 Составы для малокалиберных зажигательных снарядов и пуль Индекс или патента Компоненты, % Индекс или патента Компоненты, % Индекс или патента Компоненты, % СОСТавы, содержащи 45-50% сплава Al - Mg (50/50)% указан процент остальных компонентов. JM-11 Ва(NОз)2 50 JM-28 Ва(NОз)2 40 КС104 Порошок вольфрама 5 Ва (NОз)2 50 JM-21A Ва(NОз)2 48 Резинат Са Асфальтит 1 JM-385 NH4C104 49 Резинат Са 2 JM-136 КС104 48 Резинат Са 2 JM-23 КС104 50 JM-69 Ва(NОз)з 40 Fе2Оз 10 JM-142 Ba(N03)2 Асфальтит Графит 1 Составы, указаны в США и составах МА Гексоген 6 Стеарат Са 2 Графит 1 Цирконий Сплав AM 1 Ba (N03)2 1 2.669.18 2 Ba(N03)2 55 Mg 38 Al 7 2.120.809 Ba(NOa)2 18 Al 50 1, 3,5 тринитро бензол 32 3.101.053 КС104 22,5 Сплав AM Цирконий Тротил 5 М-214 Цирконий Сплав AM 25 КС104 25 — КС104 66 Al 34 Бризантный зажиг. состав МОХ-2В — КС104 50 Mg 50 порошок .............52 Тротил .......4 NH4C104..................35 ........Стеарат Са 2 Гексоген-Воск(97/3) Графит 1 ские [119 КNОз 65 Al 26 Древ. уголь 9 1. Примечание. Соcтавы с индексами JM M-214 MOX-2B - американские Характерными особенностями, отличающими горение термитов от горения других составов, являются 1) почти полное отсутствие газообразных продуктов реакции, что обуславливает беспламенность горения и малый радиус действия горящего термита 2) высокая температура горения (2400—2600° С 3) образование при горении расплавленных огненно-жидких шлаков, которые могут проплавлять металлические листы 4) большая трудность воспламенения термита, особенно в запрессованном состоянии; температура самовоспламенения его 50 24 26 Для мм зажигатель 21 13 44 6 Mg—12 связующие ных снарядов Термит со связующими 61 23 15 — Сера 0,7 Термит серный Баритовый термит 44 50 25 25 29 — Касторовое масло Сера - Бакелит Теплота горения состава для ЗАВ 1,1 ккал/т (4,6 кДж/г). При горении состава образуется вес. % газообразных продуктов. Добавка нитратов в термит повышает его тепловой эффект, создает пламя при горении, снижает температуру вспышки, нов тоже время несколько повышает чувствительность состава к механическим воздействиям. В качестве связующих в составы вводят органические вещества — смолы, а также иногда серу. Рис. 15.8. Артиллерийский сегментный снаряд рассеивающего действия корпус донный вкладыш 3—вышибной заряд диафрагма зажигательный сегмент б—прокладка; головной вкладыш головка 9— дистанционная трубка Рис. 15.9. Электронно-термитная ЗАБ-Э-1 [17]: электронный корпус»;2—газоотводные отверстия очко под взрыватель 4—термитно-за-жигательная шашка 5— картонные прокладки донная пробка 7— стабилизатор Рис. 15.10. Термитная ЗАБ.2,5Т [17]: корпус воспламенительная шашка переходный состав тер- митно-зажигательный состав картонная прокладка донная пробка стабилизатор 8— газоотводные отверстия. При сгорании составов, содержащих серу, получаются более легкоплавкие шлаки, в которых наряду с железом содержатся также и сульфиды металлов. Термитно-зажигательные составы широко использовались для снаряжения авиабомб (рис, 15.10) сосредоточенного, рассеивающего и комбинированного действия, электронно- термитных авиабомб, в артиллерийских снарядах (рис 15.8) и минах рассеивающего действия, а также безоболочных шаров и шашек. Для того чтобы расширить по возможности площадь, поражаемую одной авиабомбой снарядом, миной, в зарубежных армиях комбинируют термитно-зажигательные составы с фосфорными составами, натрием и т. п. Для затруднения операций но тушению пожаров зажигательные авиабомбы иногда снабжают небольшими взрывными зарядами. § 5. СПЛАВ ЭЛЕКТРОН И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ 195 Сплав электрон нашел широкое применение для изготовления корпусов электронно- термитных авиабомб (рис. 15.9) и электронно-термитных зажигательных элементов артиллерийских снарядов. Примерный состав этого сплава Mg—90—94%; Al— 0,5—8%, Zn ив сумме 1,5—5%. Электронный корпус бомбы является и зажигательным веществом, так как при горении термитного состава, заполняющего полость бомбы, корпус расплавляется и загорается при температуре С. Сплав электрон горит за счет кислорода воздуха, образуя при этом небольшое яркое белое пламя и выделяя белый дым окиои магния. Электрон может гореть не только за счет кислорода (и азота) воздуха, но также и за счет кислорода, имеющегося в соприкасающейся с ним древесине. При сгорании электрон развивает высокую температуру (до 2000° Си выделяет значительное количество тепла 6 ккал/г (25 кДж/г). Сплав электрон имеетплотность 1,80—1,83 г/см3 и обладает хорошими прочностными характеристиками. Он вполне стоек по отношению к щелочным растворам, но легко коррелирует под действием даже слабых растворов кислот, аммониевых солей, под действием морской воды и т. п. Для защиты от коррозии электронный корпус ЗАБ оксидируют, а потом покрывают лакокрасочными покрытиями. Электронно-термитные ЗАБ показали себя весьма эффективным средством при массовом применении и сейчас сохраняются на вооружении ВВС ряда государств. Разрабатывается бомба с корпусом из сплава Mg—Cd, при горении которой образуется сравнительно высокотоксичная окись кадмия. § 6. СМЕСИ НА ОСНОВЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НАПАЛМ Эти смеси делятся наследующие основные группы 1) жидкие (незагущенные) нефтепродукты 2) отвержденные горючие 3) жидко-вязкие (загущенные) зажигательные смеси) металлизированные зажигательные смеси (пирогели). 1. Жидкие нефтепродукты. Они широко применялись в период первой и второй мировых войн в различных зажигательных средствах. Так, например, зажигательные бомбы наполнялись нефтью, мазутом, керосином, бензином в некоторых случаях с целью увеличения времени горения и уменьшения распыления жидкостей в них добавляли вату или хлопчатобумажные концы (до 15%). Основными преимуществами жидких нефтепродуктов как зажигательных веществ являются большой тепловой эффект (1 г керосина дает при сгораяии 10 ккал, термит — 0,8 ккал образование при горении большого пламени, а следовательно, и создание большого очага пожара малая скорость горения и достаточно широкая сырьевая база Рис. 15.11. Бомба комбинированного снаряжения ЗАБ-80-ТГ [17]: корпус воспламенительная шашка 3— термитно-зажигательный состав 4—диафрагма;5—отвержденное горючее 6— стабилизатор Недостатками их являются низкая температура горения (700—900 С, температура горения термита 2400° С малая плотность (0,7—0,8, плотность спрессованного термита отсутствие твердых продуктов сгорания—шлаков; чрезмерно большая подвижность, растекаемость и дробимость; излишняя легкость испарения, следствием чего является бурное горение при сообщении жидкости достаточно мощного теплового импульса. Применяемые в настоящее время в ряде армий капиталистических стран жидкие зажигательные смеси — это жидкости малой вязкости, получаемые смещением бензина с тяжелым моторным или дизельным топливом или минеральными маслами. Незагущенные смеси применяют только в ранцевых огнеметах. Из-за сильной дробимости применение их в танковых или самоходных огнеметах, а также в зажигательных авиабомбах нецелесообразно. Отвержденные горючие. Так называют горючие жидкости (углеводороды), превращенные путем соответствующей обработки в студнеобразное состояние. Отвержденное горючее как самостоятельно, таки в комбинации с термитом может применяться для снаряжения тяжелых бомб, предназначаемых для поджога крупных деревянных строений (рис. 15.11). Получение отвержденных горючих может осуществляться растворением нефтепродуктах стеариновой кислоты (до 5%) с последующей обработкой их спиртовым раствором едкого натра (0,5 %-ный раствор NaOH). Протекающая при смешении этих двух жидкостей реакция может быть выражена следующим образом С17Н35СООН + NaOH= C17H35COONa + НА стеариновая мыло кислота.....................мыло Горячую жидкость через шланги разливают в корпуса бомб, где, охлаждаясь, она превращается либо в студень, либо при большом количестве отвердителей в твердую массу, напоминающую парафин. По указанному способу получают твердую нефть, твердый керосин и т. п. 197 На практике для получения отвержденных горючих можно пользоваться техническим стеарином, представляющим собой смесь стеариновой и пальмитиновой кислот, последняя имеет формулу С1бН3202. Отвержденные обычным способом бензин и керосин легко воспламеняются от горящей спички. При действии ЗАБ куски студня разбрасываются и создают много очатов пожара. Калорийность и плотность отвержденного горючего близки к калорийности и плотности соответствующего нефтепродукта. Температура горения отвержденного керосина 800— 1000° С. Плавится отвержденное горючее при температуре около 60° С. Приготовление, транспортировка, хранение и применение твердого бензина в народном хозяйстве описано в [54]. Здесь основой процесса отверждения бензина является получение его высококонцентрированной эмульсии и последующая ее пластификация. Отвердителями служат казеин, мочевиноформальдегидные смолы или растворы поливинилового спирта. Таким путем можно получать отвержденные продукты с содержанием в них 95—98% жидких углеводородов. В последние годы широкое развитие получили методы микро-калсуляции мелких капелек жидкостей или мелких частиц твердых веществ в полимерные оболочки — капсулы. Эти методы дают возможность превращать жидкие материалы, в том числе и жидкие топлива, в поевдотвердое состояние. Техника микрокапсуляции открывает новые возможности для получения эффективных зажигательных смесей — отвержденных нефтепродуктов и других горючих веществ. 3. Жидко-вязкие (загущенные) зажигательные смеси. Эти смеси представляют собой студнеобразную массу, состоящую из жидкого горючего и загустителя. Для загущения было предложено и испытано множество органических веществ естественного и искусственного происхождения. Однако только немногие из них нашли практическое применение. Наиболее удачными оказались каучук (натуральный и синтетический, алюминиевые соли смеси жирных и нафтеновых кислот, полиакрилаты. При добавлении к бензину натурального/каучука, а также некоторых синтетических каучуков получается масса, напоминающая по консистенции и внешнему виду резиновый клей. Она хорошо прилипает к цели, горит довольно медленно, обеспечивая эффективную передачу тепла поджигаемому материалу. Смеси подобного рода широко применялись войсками США и Германии. Однако в связи с дефицитностью каучука вначале второй мировой войны в США был разработан загуститель типа Ml, представляющий собой гранулированную смесь алюминиевых солей нафтеновой (25%), олеиновой (25%) кислот и смешанных жирных кислот кокосового масла (50%). Этот загуститель был назван напалмом (от начальных слогов слов нафтеновая и пальмитиновая, а в дальнейшем этим названием стали именовать не только загустители, но и загущенные смеси. Сырьем для изготовления порошка напалма являются смесь упомянутых выше кислот, водный раствор едкого натра и раствор алюминиевых квасцов. Процесс ведется при избытке смеси кислот (HR). Протекающая при этом реакция может быть записана следующим образом 6NaOH+6HR+Al2(S04)3=t2Al(OH)R2+2HR]+ +3Na2S04+4H2O. Схема получения напалмового загустителя показана на рис. 15.12. В смесителе происходит осаждение алюминиевого мыла 198 Рис. 15.12. Схема получения напалмового загустителя мешалка 2— смеситель центрифуга 4— транспортер 5— шнек вращающаяся сушилка полученная суспензия центрифугируется до содержания волн в ней 35%. Влажный напалм сушится горячим воздухом с температурой около 160 Св барабанной сушилке до влажности 0,4— 0,8%, а затем измельчается на мельницах. Полученный порошок может долго храниться, без потери свойств, в герметичной упаковке. Содержание алюминия в напалме составляет 5,4—5,8%. Излишняя влажность, а также примеси щелочей, солей Си, Fe, Mn, Со, РЬ, кислот, спиртов, ингибиторов коррозии, содержащих амины, могут вызывать частичное или 'полное расслоение геля, образуемого загустителем с бензином. Напалм гигроскопичен и способенinpи долговременном хранении реагировать с кислородом воздуха, что также приводит к ухудшению свойств загущенного бензина. Загуститель М, также разработанный в США, отличается от загустителя Ml добавкой в него до 5% обезвоженного аиликагеля для предотвращения комкования и улучшения текучести порошка. Загуститель М более стабилен. Загуститель М — это алюминиевая соль изооктановой кислоты с добавкой 2% силикагеля. Хорошо загущенный бензин получается также лри добавлении к нему изобутнлметакрилатного полимера АЕ. Судя по зарубежным данным, B последнее время большое применение получил новый загуститель напалм Б — порошок полистирола. Высокая стабильность его позволяет снаряжать им бомбы на заводе и хранить их в течение длительного времени. В качестве горючей основы вязких огнесмесей — налалмов — попользуются бензин и керосина также смеси бензина с тяжелым моторным топливом или другими нефтепродуктами. Для приготовления огнесмесей жидкое горючее на заводе, в полевой смесительной установке или непосредственно в снаряжаемом объекте смешивают с загустителем. Для получения огнесмесей, применяемых в ранцевых огнеметах, в них добавляют 2—4% загустителя, в танковых огнеметах — 3—9%, а в зажигательных авиабомбах или баках ив огневых фугасах — 3—12%. Порошок загустителя растворяется при перемешивании за 18—24 часа. Некоторые характеристики зарубежных напалмовых смесей приведены в табл. Таблица 15.3 Состав некотооых напалмовых смесей 199 Индекс Горючее Индекс и состав загустителя, % Содержание загустителя, % Используется для снаряжения Напалм 1 (NP1) Бензин Ml Нафтенат А1 25 4-8 ЗАБ, ранце Пальмитат А1 50 вых, танковых Олеат Аи самоходных огнеметов Напалм 1 (NP1) Бензин М4 Изооктанат 4—8 Тоже алюминия 98 Силикагель 2 Напалм 3 (NP3) Керосин Ml 3—4 Зажигательных снарядов и патронов Напалм ИМ Бензин М Изобутилме та- 10—11 ЗАБ (JM) крилат АЕ 95 Стеариновая кислота 3 Окись кальция 2 Напалм Б Бензол В Полистирол 50 ЗАБ (NPB) Бензин В ряде стран продолжаются работы по изысканию более эффективных загустителей и зажигательных смесей. В частности, в качестве загустителей предложены полипропилен, полиоксиэти-лен, сополимер бутадиена и стирола (соотношение 3:1) и др. В качестве горючих жидкостей предложены соединения ароматического ряда, нитропарафины, сероуглерод, металлоорганические соединения, фосфорные композиции, а также различные их комбинации с нефтепродуктами (патенты ФРГ 1.278.290, 1969;1.240.760, 1967 и 956.919, 1957). 4. Металлизированные зажигательные смеси на основе нефтепродуктов. Эти более эффективные смеси, называемые пирогелями, имеют более высокую температуру горения (до 1400—1600° С. Приготовляют их, добавляя в обычный напалм порошки металлов, А или сплавов А Mg), тяжелые нефтепродукты (асфальт, мазут, некоторые горючие полимеры (изобутилметакрилат, полибутадиен) и кислородсодержащие соли (нитрат натрия. Магний обычно вводится в виде специально разработанной пасты «ГУП» 200 («goop»), представляющей собой смесь порошка магния, окиси магния, активированного угля, керосина и асфальта. В табл. 15.4 приведены рецепты некоторых пирогелей. Таблица 15.4 Составы металлизированных зажигательных смесей [1191 Содержание п % Компоненты РТ РТ РТ Паста «ГУП» ...... 49 30 -- Изобутилметакрилатный полимер АЕ Магний (крупный) ... .. Алюминиево-магниевый сплав 50/50 3 10 -- -- 10 -- -- 30 Нитрат натрия ...... Бензин . ....... 5 30 8 44 7 37 Керосин ...... Брайтсток (нефтепродукт) Синтетический каучук .... Монохлорид серы (S2Cl2) ..3 -- -- -- -- -- -- 8 0,2 , -- 10 добавка св. 100%) В английском патенте 656.089 предлагается металлизированная смесь для огнеметов, в которой наряду с порошком содержатся Sb2S3, CuS или FeS2, а также безводного сульфата натрия. Иногда к напалму добавляют щелочные металлы (например, натрий. Такая смесь, называемая супернапалмом, оамовоспла-меняется на щели, особенно вводе пли на снегу, затрудняя тем самым тушение пожаров и усиливая моральное воздействие. 5. Действие зажигательных смесей на основе нефтепродуктов и средства для их применения. Эффективность действия напалмовых смесей определяется количеством теплоты, переданной при горении поджигаемому материалу. Напалм легко воспламеняется, но медленно горит. Отдельные его сгустки могут гореть б—ЛО мин. Плотность напалмовых смесей составляет 0,8—0,9 г/см3. Напалм Б обладает повышенной прилилаемостью к различным поверхностям, даже к влажным. Между обычными напалмами и металлизированными смесями по способам применения и по характеру воздействия на поджигаемые объекты особой разницы нет. При разрыве зажигательных бомб пирогели легко воспламеняются от головных и хвостовых взрывателей. Для применения зажигательных смесей в армиях капиталистических стран используют огнеметы разных типов, огнеметные танки, а также авиационные боеприпасы и ручные гранаты. Разрабатываются специальные реактивные системы для применения зажигательных веществ. На рис. 15. 13 показан ранцевый огнемета в табл. 15. приведены основные характеристики современных огнеметов. 201 Рис. 15.13. Ранцевый огнемет Рис. 15.14. Реактивный огнеметный гранатомет Таблица 15.5 Характеристики американских огнеметов Дальность огнеметания, м Продолжительность непре Количество Тип огнемета жидкой вязкой рывного огне- огнесмеси, огнесмесью огнесмесью метаний, с л Ранцевый До 20 До 55 3—7 16 Ранцевый 20—25 50 5-9 17—18 Самоходный — 180 30—40 760 Танковый — 230 55—60 1300—1400 На рис. 15.14 показан ручной реактивный гранатомет, которым стреляют сплеча на дистанцию дом. При ударе снаряда о цель огнеамесь разбрасывается и самовоспламеняется. По сравнению с ранцевым огнеметом реактивный гранатомет обеспечивает большую точность и дальность действия, а также больший коэффициент использования зажигательной смеси, так как вся она доносится до цели. Авиацией используются зажигательные бомбы и баки. Корпус бомбы — тонкостенный, из алюминия. Для обеспечения разбрасывания и воспламенения зажигательной смеси (напалм Б) бомбы снабжают воспламенителыно-разрывными зарядами и поджигающим веществом, в качестве которого часто используют фосфор. При разрыве бомбы зажигательная смесь разбрасывается прилипает к предметам, в том числе и к вертикальным поверхностями создает интенсивную зону огня. При разрывах одиночных бомб создается сравнительно небольшой очаг пожара, а при применении кассет зажигательная смесь разбрасывается на площади в несколько сотен квадратных метров и горит в течение 10—15 мин. В табл. 15.6 приведены основные характеристики современных напалмовых бомб. Таблица 15.6 Характеристики напалмовых бомб [110] Индекс Масса, т Длинам Диаметр, м Количество фотосмеси, т Наименование снаряжения 202 BLU-1/B BLU-27B BLU-11B BLU-23B BLU-32B BLU-10B 0,32— 0,40 0,40 0,23 0,22 0,27 0,11 3,30 3,30 2,79 3,02 3,02 2,23 0,47 0,47 0,47 0,40 0,40 0,32 0,28-0,36 0,36 0,20 -0,2 0 0,24 0,10 Напалм Напалм Б , Напалм Напалм Напалм Б Напалм Напалмовые бомбы предназначаю в основном для поражения незащищенной живой силы и техники, а также для поджигания сравнительно легко воспламеняемых объектов. Напалм крепко прилипает к телу и одежде, ив процессе горения быстро прожигает одежду. При горении больших масс напалма быстро накаляется окружающий воздух. Образование окиси углерода в процессе горения приводит к тяжелым отравлениям. |