3.2 Классификация пиротехнических составов
3.2.1 Осветительные пиротехнические составы

Осветительные пиротехнические составы используют для освещения местности и применяются в осветительных артиллерийских снарядах, минах, авиабомбах, реактивных снарядах.

Основной характеристикой осветительных составов является сила света.

Компонентами осветительных составов являются окислитель (чаще всего нитрат бария) и олифа или смола, которая выполняет роль горючего вещества и цементатора одновременно.

Осветительные составы делятся на две группы: медленногорящие (скорость горения 13 мм/с) и быстрогорящие (скорость горения
4 мм/с).

В боеприпасе осветительный состав обычно размещается в специальном стакане (звездке), соединенном стропами с парашютом.

В определенной точке траектории осветительный состав воспламеняется, и стакан с парашютом выбрасывается специальным вышибным зарядом из снаряда. Горящая звездка, медленно снижаясь на парашюте, освещает участок местности.

3.2.2 Сигнальные пиротехнические составы

Сигнальные пиротехнические составы предназначены для сигнализации и целеуказания и используются для снаряжения ракет. Они могут применяться для нужд народного хозяйства: при исследовании воздушных потоков, для указания места высадки десанта, при проведении воздушных парадов, на транспорте для подачи сигнала бедствия в наземных условиях и на море. Сигнальные составы входят в комплект аварийно-спасательных средств летчиков морской авиации.

Сигнальные составы делятся на две группы: ночного действия (при горении дают яркое цветное пламя) и дневного действия (при горении дают яркий цветной дым).

Сигнальные составы ночного действия по используемому окислителю делятся, в свою очередь, на хлоратные и нитратные.

В хлоратных составах обычно в качестве окислителя используют хлорат калия, в качестве горючего – металлы, в качестве цементатора – смолы, углеводы, а для окраски пламени добавляют соли:

• 
  желтое пламя – Nа₂СO₃, NaNО₃;
  
• 
  зеленое пламя – BaCO₃, Ba(NO₃)₂, ВаСl₂;
  
• 
  красное пламя – SrCO₃, Sr(NO₃)₂;
  
• 
  синее пламя – CuCO₃, Cu(OH)₂, СuCl₂.
  

Пламя дополнительных цветов может быть получено сложением излучения нескольких типов молекул.

Нитратные составы для окисления содержат соли, которые одновременно являются окислителем и окрашивающим веществом, а именно нитрат натрия, нитрат бария, нитрат стронция, гидроксид меди (таблица 11).

Таблица 11 − Составы сигнальных огней

Шифр состава	Рецептура состава		U, мм/c	I·t/m, кд·с/г	Р, %	, мкм
	наименование компонента	содержание, %
1	2	3	4	5	6	7
33-01	Ba(NO3)2 МПФ-2 Na3AlF6 SrCO3 СФ-0112А	54 19 14 5 8	2,7	3800	80	590
34-02	NaNO3 ПАМ-3 СФ-340А Na3AlF6 AlCO3 Графит (сверх 100%)	52 17 9 15 7 1	2,2	4500	84	590
34-03	Ba(NO3)2 ПАМ-3 ПВХ-С СФ-340А CrCO3 Na3AlF6 Олифа	64 11 3 5 5 10 2	0,7	880	80	590
35-01	Sr(NO3)2 МПФ-2 ПВХ-С СФ-340А	60 17 16 7	1,9	4100	90	620
35-02	Sr(NO3)2 МПФ-2 ПВХ-С Канифоль Масло индустриальное	59 15 20 4,5 1,5	111	1800	96	620
35-07	Sr(NO3)2 МПФ-2 С6С16 СФ-0112А	66 14 14 6	1,4	450	86	625

Продолжение таблицы 11

1	2	3	4	5	6	7
33-01	Ba(NO3)2 МПФ-3 С6С16 СФ-0112А	66 14 14 6	1,9	2300	75	550
33-02	Ba(NO3)2 МПФ-2 ПВХ-С Канифоль Масло индустриальное	65 12 17 4,5 1,5	0,9	8600	70	550

В качестве горючих веществ часто используют уротропин, фенолформальдегидные смолы, порошки магния с алюминием (ПАМ-4). В последние годы широко используются в составах цветных огней нитраты целлюлозы и утилизируемые пороха.

Сигнальные составы дневного действия при горении дают облако яркого цветного дыма. Получается дым возгонкой органических красителей путем их нагревания. Красный дым получается возгонкой родамина, желтый – ауромина, синий – метиленового голубого и индиго, зеленый – смеси ауромина и индиго. Нагревание красителей обеспечивается горением смеси окислителя и органического горючего, при этом развивается температура от 200 до 360 °С.

3.2.3 Трассирующие составы

Трассирующий состав предназначен для обозначения трасс – пути или траектории полета снаряда или пуль, а также для корректировки стрельбы прямой наводкой или по воздушным целям. Устройства, которые снаряжаются трассирующими составами, называются трассерами.

Трассеры при горении дают красный огонь, поэтому наиболее распространен следующий трассирующий состав:

• 
  азотнокислый стронций Sr(NO₃)₂ – окислитель;
  
• 
  магний в порошке – горючее;
  
• 
  резинат кальция (C₁₉H₂₉COO)₂Ca – цементатор.
  

3.2.4 Зажигательные составы

Зажигательные пиротехнические составы применяются для заж-жения, а именно, для вызова пожаров на территории противника (складов с боеприпасами, горюче-смазочными материалами, эшелонов и других объектов).

Зажигательные составы делятся на четыре группы.

Первая группа – зажигательные составы на основе металлических горючих и конденсированного окислителя. Их отличает высокая температура горения (от 2000 °С до 3000 °С). Они, в свою очередь, делятся на две подгруппы.

Первая подгруппа – смесь оксида одного металла с другим металлом – термит.

Термическую реакцию можно представить в общем виде:

М₁О + М₂ = М₂О + М₁ +q.

Максимальный тепловой эффект q достигается тогда, когда образующиеся оксиды (М₂О) имеют наибольшую, а применяемые оксиды (М₁О) наименьшую теплоты образования.

Достаточно эффективным по зажигательной способности является железный термит:

Fe₂O₃ + 2Al = Аl₂O₃ +2Fe + 3473 кДж/кг.

Термит трудно тушить, он горит и под водой. Однако один термит применяется редко, так как трудно воспламеняется и ввиду малого пламени радиус действия его ограничен. Поэтому к термиту добавляют вещества, понижающие температуру его воспламенения и увеличивающие радиус действия пламени. Такой состав называется термитно-зажигательной смесью, которая содержит от 40 до 80 % термита и от 20 до 60 % пламенной добавки, горючего и цементирующего вещества.

Вторая подгруппа – зажигательные составы на основе кислородосодержащей соли (например, Ba(NO₃)₂ или KClO₄) и металлического горючего (Mg, Al или сплав Al–Mg 1:1). Такие составы образуют большое пламя, дают температуру 2500–3000 °С. Применяются в зажигательных пулях и снарядах.

Вторая группа – зажигательные составы на основе металлического горючего, сгорающего за счет кислорода воздуха. Наиболее типичным представителем этой группы зажигательных веществ является сплав электрон, в состав которого входят: Мg – 90 %, Аl – 8 %, примеси – 2 %. Расплавление и зажжение электрона производится термитно-зажигательным составом. Электрон нашел широкое применение в зажигательных боеприпасах. При достаточно длительном горении развивается температура до 2800 °С. Недостатком электрона как зажигательного вещества является простота тушения.

Третья группа – зажигательные составы на основе жидких органических горючих, сгорающих за счет кислорода воздуха.

К указанным зажигательным веществам относятся нефть, керосин, бензин, которые в боеприпасах обычно используются в отверж-денном состоянии (напалм). В качестве отверждающих веществ используется мыло, каучук.

Четвертая группа – самовоспламеняющиеся зажигательные вещества.

Представителем этой группы зажигательных веществ являются белый фосфор, который на воздухе самовоспламеняется и горит за счет кислорода воздуха, развивая температуру до 1000 °С.

3.2.5 Дымовые (маскирующие) составы

Дымовые составы предназначаются для маскировки своих объектов в ходе боя, постановки дымовых завес и ослепления противника.

Основными требованиями к дымообразующим составам являются: хорошая дымообразующая способность, хорошая маскирующая способность дыма, продолжительность горения (дымообразования), неядовитость дыма.

Дым получается в результате химической реакции и возгонки. Веществ, способных при окислении к дымообразованию, достаточно много. Например, белый фосфор, серный ангидрид SO₃; состав Ершова: КСlO₃ – 20 %, уголь – 10 %, NH₄Cl – 50 %, нафталин – 20 % и др.

В дымовых боеприпасах наибольшее применение нашел белый фосфор как наиболее эффективное дымообразующее вещество.

Механизм дымообразования белого фосфора следующий:

• 
  химическое соединение белого фосфора с кислородом воздуха (горение) с образованием фосфорного ангидрида;
  
• 
  взаимодействие фосфорного ангидрида с парами воды и образование фосфорных кислот: метафосфорной НРО₄, пирофосфорной Н₄Р₂О₇, ортофосфорной Н₃РО₄;
  
• 
  поглощение кислотами влаги воздуха с образованием тумана.
  

Для оценки эффективности вещества с точки зрения его маскирующих способностей используются два критерия: дымообразующая способность и маскирующий вес.

Под дымообразующей способностью понимают количество дыма, получаемого из одного килограмма дымообразующего вещества в данных условиях.

Дымообразующая способность (ДС) определяется по формуле:

.

Под маскирующим весом понимают количество дымообразующего вещества, способного замаскировать один квадратный метр площади.

Дымообразующая способность белого фосфора составляет: при влажности воздуха 30 % 3 кг, при влажности 50 % 6 кг, при влажности 80 % 12 кг.

Маскирующий вес белого фосфора 0,35 г/м².

3.2.6 Пестицидный состав [86–87]

Пестицидный состав – это пиротехнический состав, горение которого сопровождается образованием аэрозолей, содержащих вещества, губительно действующие на различные вредные организмы. Применяется для снаряжения пестицидных средств. Пестицидные составы подразделяются на инсектицидные для уничтожения вредных насекомых; акарецидные для борьбы с клещами и фунгицидные для борьбы с грибами, бактериальными и вирусными заболеваниями растений, клуб-ней, плодов и т.д. Пестициды при сгорании состава возгоняются с последующей конденсацией, образуя азрозоль. Пестициды должны обладать высокой активностью по отношению к вредным насекомым, вирусам при малом расходе токсиканта, быть относительно безвредными для людей и животных, не должны иметь неприятный запах и угнетать растительность. В качестве инсектицидов используются ДДТ, гексахлорциклогексан (ГХЦГ), хлорциклодиены. Для возгонки пестицидов применяются термические смеси на основе КСlО₃, органических горючих и пламегасителей. В акарицидных составах используют тедион, кельтан и дилор. Для обеззараживания теплиц, парников овощехранилищ разработаны серные шашки, содержащие 75 % cеры, 25 % термической основы. Универсальной термической основой аэрозолеобразующих составов являются нитраты целлюлозы, азидопентон и измельченные пороха.

3.3 Использование пиротехнических составов в народном

хозяйстве [19]

Пиротехнические составы широко применяются в следующих областях: в сельском хозяйстве, промышленности, для исследования кос-мического пространства, в быту и т.д.

Одним из методов борьбы с заморозками является создание дымовых завес с помощью специальных пиротехнических составов. Для этого применяются специальные дымовые средства, изготовляемые в виде шашек или пакетов, получившие название «Урожай». В состав дымообразующей шашки входят: гексохлоран – 74 %, феррофосфор − 22 %, алюминиевый порошок – 4 %. При горении шашки образуется темный дым, имеющий большой тепловой эффект, температура воздуха повышается, что может резко сократить степень повреждения ценных теплолюбивых культур.

В ряде случаев, когда требуется провести срочную сварку стальных деталей (проводов, рельсов, валов и т.д.) все большее применение находят методы, основанные на использовании пиротехнических составов. Они позволяют быстро нагреть место сварки до высокой температуры (1500 °С). Такая операция осуществляется за счет использования термитных составов.

Пиротехнические составы применяются для горячей штамповки деталей из тонколистовых материалов (титана, молибдена, вольфрама). Для этого листовая заготовка обмазывается слоем высококалорийного пиросостава и поджигается, и лист сразу по всей поверхности нагревается до нужной температуры.

Для тушения пожаров, возникающих в шахтах и рудниках при добыче угля, применяют пиротехнические составы, при горении которых выделяются негорючие газы SO₂ и N₂ и водяные пары. Один из таких составов содержит 35–50 % KСlO₃ или нитрата Na, K, NH₄, 15–40 % мочевины или нитрогуанидина и 3 % идитола.

Для исследования космического пространства с помощью пиротехнических составов создают искусственные светящиеся облака, которые помогают изучать ветровой режим, диффузию, плотность, температуру, состав атмосферы, турбулентность, электрические поля и другие характеристики на больших высотах. Для создания таких облаков используются термитные смеси, содержащие натрий, калий, литий, стронций. При горении натрий (калий, литий, стронций) испаряется, образуя облако. Большое применение пиротехнические составы находят для искусственного вызывания выпадения осадков, для тушения лесных пожаров, для рассеивания туманов и т.д.

Использование порохов и пиротехнических составов в противоградовых ракетах. Град наносит большой ущерб сельскому хозяйству. От него страдают сельскохозяйственные угодья – посевы пшеницы, кукурузы, подсолнечника, сады и т.д. По оценкам специалистов ежегодный ущерб от града во всех странах мира составляет свыше двух миллиардов долларов, поэтому разработка средств от борьбы с градом является весьма важной задачей.

В середине 60-х годов был выяснен механизм образования града. Оказалось, что в теплые дни, когда возникают мощные восходящие потоки воздуха в больших кучевых облаках, температура в которых колеблется от минус 10 до 20 С, образуются крупные переохлажденные капли воды. На высоте 8–10 км температура достигает минус 40 С, и капли замерзают, образуя зародыши градин, которые, увеличиваясь в размерах, становятся тяжелее, опускаются ниже и выпадают на землю. Град обычно выпадает полосами шириной до 15 км и длиной иногда свыше 150 км. Чаше всего град образуется в суперячеистых облаках.

Исследования в нашей стране и за рубежом показали, что наиболее действенным методом борьбы с градом является искусственное создание в облаках как можно большего числа зародышей градин.
Тогда прекратится их рост, и мелкие ледышки, растаяв в пути, упадут на почву в виде дождя.

Это может быть достигнуто, если в суперячеистом облаке распылить порошок сухой углекислоты, или аэрозоли солей свинца (PbJ₂), или йодистого серебра (AgJ).

Если достаточное количество таких реагентов рассеять в облаке, то каждая его пылинка становится центром кристаллизации переохлажденной воды. Равновесие в состоянии облака нарушается, происходит бурный процесс возникновения кристалликов льда – зачатков отдельных градин. Но так как их много, и размеры образующихся градин не велики, то при прохождении через нижние более теплые слои атмосферы они успевают растаять. Вместо града на землю выпадает дождь.

Самым приемлемым способом доставки реагента в градовые облака оказались специальные противоградовые ракеты и снаряды, выстреливаемые из наземных установок. Пуск ракет производится из стартовых установок, напоминающих стартовые установки «Катюши».

Шашка пиротехнического состава содержит 40–60 % AgJ или PbJ₂, 25–45 % NH₄ClO₄, 10–25 % идитола и 1,5–2 % графита или минерального масла и помещается в головную часть ракеты.

Было разработано целое семейство специальных ракет: «Облако», ПГИ, «Алазань-1», «Алазань-2М», «Алазань-2МТ», «Кристалл», «Небо», характеристики которых приведены в таблице 12.

Таблица 12 – Основные характеристики противоградовых ракет

Тип	Калибр, мм	Длина, мм	Масса ракеты/ заряда, мг	Максимальная высота подъема, км	Число ракет для защиты	Температурный диапазон, °С
1	2	3	4	5	6	7
ПГИ	82,5		/3,1	4,2	89	
«Алазань-1»	82	960	9,8/3,1	8,7	78	
«Алазань-2М»	82,5	1450	8,3/3,1	8,7	67	от минус 10 до плюс 50
«Алазань-2МТ»	82,5	1550	9,0/2,8	9,5	34	от плюс 10 до плюс 60
«Облако»	125	2110	35/5	8,6		
«Кристалл»	100	1965	11,5/4,4	8	34	от минус 5 до плюс50

Основой этих ракет, доставляющих их к облаку, является РДТТ, использующий заряд из баллиститного, пластичного или смесевого твердого топлива.

Первая отечественная ракета ПГИ (рисунок 65) представляет собой турбореактивный снаряд калибра 82,5 мм. Она состоит из порохового ракетного двигателя и головной части, в которой расположена дымовая шашка, содержащая реагент.

1 − корпус; 2 − головная часть; 3 − шашка с йодистым серебром;

4  вышибной заряд

Рисунок 65 − Схема устройства противоградовой ракеты ПГИ
Для запуска ракеты ПГИ с помощью электрического импульса воспламеняют пороховой ракетный двигатель. Ракета сходит с пусковой установки. Стабилизация ее полета достигается за счет вращения вокруг продольной оси, что обеспечивается специальной конструкцией сопловых каналов двигателя. По истечении установленного еще до запуска интервала времени (определенного с учетом расстояния до градового облака) воспламеняется дымовая шашка, при горении которой реагент в аэрозольном состоянии вместе с дымом выбрасывается наружу и рассеивается в облаке по трассе полета ракеты, после сгорания дымовой шашки срабатывает разрывной заряд, который дробит ракету на безопасные осколки.

Ракета «Облако» (рисунок 66) [82] обладает большей дальностью стрельбы, чем ракета ПГИ, и большим запасом реагента. Ее основные характеристики: калибр 125 мм, длина 2110 мм, масса 35 кг, максимальная высота подъема 8,6 км, максимальная дальность полета 12 км, длина трассы активного дыма до 8 км, масса реагента (йодистое серебро) 5 кг. Одна ракета образует в атмосфере около 10¹⁶ ледяных ядер. Стабилизация ракеты в полете достигается оперением.

1 − головная дистанционная трубка; 2 − отверстия для выхода

парогазовой смеси; 3 − шашка активного дыма; 4 − пиропороховой двигатель; 5 − сопловой блок; 6 − парашютный отсек
Рисунок 66 − Противоградовая ракета «Облако»
Аналогично ракете ПГИ через заданное время после срабатывания двигателя ракеты «Облако» загорается дымовая шашка, и реагент распыляется в градовом облаке. Затем взрывается вышибной заряд: под его действием открывается крышка парашютного отсека и выбрасывается тормозной парашют, на котором ракета опускается на землю. Скорость снижения ракеты на парашюте 58 м/с.

Ракета «Алазань-2М» (рисунок 67) не имеет парашюта, несколько меньше по размерам и самоликвидируется с помощью взрыва подобно ракете ПГИ. Она состоит из двухкамерного двигателя с двумя пороховыми шашками, изготовленными из пороха рецептур НМФ-2 и

РСИ-12К с пиросопроводителем, обеспечивающим горение пороха при более низком давлении.

1 − дистанционная трубка; 2 − шашка активного дыма;
3 − соединительная втулка; 4 − разрывной заряд; 5 − пиротехнические шашки; 6 − пороховые шашки двигателя; 7 − корпус; 8 − камера РДТТ; 9 − сопло; 10 − стабилизатор; 11 − электрокапсюль;
12 − дистанционный узел разрушения корпуса; 13 − корпус головной части; 14 − отверстие для выхода аэрозоля
Рисунок 67  Противоградовая ракета «Алазань-2М»
Шашки имеют цилиндрическую форму с продольными выступами, вкладываются в корпус 7 диаметром 82,5 мм, закрываемый сопловым блоком 9. На него с помощью соединительной втулки 3 навертывается корпус головной части с конусом обтекателя, в котором раз-мещаются шашка пиротехнического состава, содержащая йодистое серебро 2, и дистанционная трубка 1, которая через 7 секунд после запуска ракеты дает команду на выдавливание аэрозоля через отверс-
тие 14 в градоопасное облако. По окончании работы ракеты и после начала ее падения на землю дистанционный узел 12 дает команду на подрыв разрывного заряда, состоящего из шашки ВВ, дробящего металлическую оболочку корпуса на мелкие частицы, которые уже не создают опасности при их падении на землю. Для обеспечения горения ракетных зарядов при более низком давлении применяется пиротехническая шашка 5. В последующих конструкциях ракет их металлические корпуса стали заменять на стеклопластиковые.

Из таблицы 12 видно, что ракеты «Кристалл», «Алазань-2М» по своим характеристикам значительное превосходят ракету «Алазань 1». Например, увеличенный в 10 раз срок безопасной эксплуатации обеспечит их предпочтительное применение в районах с высокой плотностью населения, повышенный темпратурный диапазон применения (до 60 °С) обеспечит их предпочтительное применение в регионах с тропический климатом, а увеличенный на 50 % радиус действия ракеты «Кристалл» позволит предотвратить процесс градообразования на больших территориях.

<предыдущая страница | следующая страница>