СОСТАВЫ МАСКИРУЮЩИХ ДЫМОВ (ДЫМОВЫЕ СОСТАВЫ)

В военной пиротехнике дымы и туманы применяются для создания нейтральных маскирующих завес. Дымом называется тончайшая взвесь твердого вещества в воздухе. Размер частиц различных дымов и туманов находится в пределах от 10мк до 1ммк (от 1•10^-3 до 1•10^-7см). Радиус частиц аэрозоля (дыма или тумана в воздухе) для маскирующего дымообразования колеблется в более узких пределах от 8•10^-5 до 2•10^-5см. Пылью называют взвесь в воздухе более крупных частиц размером от 1•10^-2см.

Концентрация дымов и туманов выражается двумя способами: либо по массе в граммах на м³(или в миллиграммах на литр),либо по количеству частиц дыма или тумана, приходящихся на единицу объема. Последняя величина называется частичной концентрацией.

Весовая концентрация дымов маскирующих завес выражается обычно в десятых долях миллиграмма на литр, что соответствует содержанию в 1мл воздуха нескольких миллионов дымовых частиц.

Коагуляцией аэрозоля называется укрупнение (слипание) частиц дыма или тумана. Скорость коагуляции аэрозолей прямо пропорциональна квадрату их частичной концентрации. Для дымов процесс коагуляции часто называют флокуляцией. Способность дымов к флокуляции уменьшается при наличии на частицах одноименного электрического заряда или пленки адсорбированного газа, отсутствие же заряда или, в особенности, наличие разноименных зарядов на частицах облегчает флокуляцию дымов.

Для характеристики сравнительной ценности дымообразующих веществ иногда пользуются, так называемой величиной, полного затемнения W = v • D, где v — объем дыма или тумана, получаемого из единицы массы дымообразователя, а D — кроющая способность дыма. Величина W выражает собой площадь завесы в м², получаемой из 1кг дымообразователя и дающей полное затемнение.

Значение величины полного затемнения для некоторых дымообразующих веществ и горючих смесей приведены в таблице 32.

Для получения аэрозолей применяются способы диспергирования или конденсации.

Получение аэрозолей методом диспергирования сводится к измельчению твердого или жидкого вещества путем его размалывания (разбрызгивания) или распыления при помощи взрыва.

Получение аэрозолей методом конденсации сводится к получению перенасыщенного пара, который охлаждаясь конденсируется и образует коллоидные частички конденсированного вещества.

Обычно методом диспергирования получают аэрозоли с более крупными (быстро оседающими) частицами, чем методом конденсирования. Это обстоятельство, а также применение при диспергировании довольно сложной и громоздкой аппаратуры приводят к тому, что на практике для получения аэрозолей чаще пользуются методом конденсации.

В некоторых случаях оба метода совмещаются, что можно назвать комбинированным методом.

На практике создание маскирующих дымовых завес осуществляется следующими способами:

1. Диспергированием в воздухе легколетучих жидкостей (например SnCl₄), которые образуют дым при реакции с содержащейся в воздухе влагой:

Для получения дымов по этому методу используются кроме указанного тетрахлорида олова также тетрахлорид титана, тетрахлорид кремния, хлорсульфоновая кислота, трехокись серы.

2. Сжиганием на воздухе различных веществ, продукты горения которых при охлаждении конденсируются в воздухе. Чаще всего для этой цели употребляют белый фосфор:

Пары фосфорного ангидрида реагируют с влагой воздуха, образуя полифосфорные кислоты, имеющие при комнатной температуре весьма малую упругость пара.

3. Испарением или неполным сжиганием масел. В первом случае испарившееся масло конденсируется в воздухе в виде мелких капель, образующих туман, во втором — при неполном сгорании масла часть углерода выделяется в свободном состоянии в виде сажи, образуя черные облака, которые однако быстро флокулируют.

4. Сжиганием пиротехнических составов маскирующих дымов, которые содержат или образуют в процессе реакции горения различные дымообразующие вещества.

Составы маскирующих дымов и предъявляемые к ним требования

К составам предъявляются следующие требования:

1. Полученный в результате горения состав должен иметь максимальную кроющую способность (не ниже 500 м²/кг) и быть достаточно устойчивым в воздухе.

2. При сгорании в дымовых шашках составы не должен давать пламени.

3. Образующийся при горении составов шлак должен быть рыхлым (пористым) и не должен препятствовать прохождению через него дыма. Продукты горения составов, предназначенных для установления дымовой завесы в расположении своих войск, не должны быть ядовиты.

Существуют два основных типа составов маскирующих дымов. Один тип содержит в себе дымообразующие вещества в готовом виде, другой тип содержит в себе вещества образующие при горении дымообразующие вещества (металлохлоридные смеси).

Составы первого типа содержат в себе неорганический окислитель, горючее и дымообразующее вещество.

В качестве дымообразующих веществ применяют легковозгоняющиеся вещества — хлористый аммоний (нашатырь) и ароматические углеводороды: нафталин, антрацен, фенатрен.

Процесс дымообразования при горении дымовых составов указанного типа сводится к возгонке содержащихся в составе дымообразовующих веществ за счет тепла реакции окисления горючего и образованию дыма при переходе возгоняемого вещества из парообразного состояния в твердое при охлаждении паров на воздухе.

Из органических веществ в качестве дымообразователя могут быть использованы углеводороды жирного ряда. Так например, без разложения могут испаряться веретенное, машинное, цилиндровое масла.

В качестве горючего в составах маскирующих дымов иногда применяют древесный уголь. Нафталин и антрацен выполняют в некоторых составах наряду с дымообразовательной функцией также и функцию горючего, частично возгоняясь, а частично сгорая. В качестве окислителя в составах маскирующих дымов обычно применяют хлорат калия.

Типичные дымовые составы, подобные смеси Ершова, содержат:

Небольшое содержание в составе хлората и большое содержание инертного вещества — хлористого аммония обеспечивает сравнительно малую чувствительность таких составов к механическим воздействиям.

Кислородный баланс смеси типа Ершова, является резко отрицательным, а газовая фаза, образующаяся при горении, содержит значительное количество СО и легко воспламеняющихся паров нафталина или антрацена. Такие составы при использовании заключают в металлическую оболочку, снабженную отдельными выходными (выхлопными) отверстиями, эти меры предохраняют горящую поверхность состава от проникновения к нему кислорода воздуха и, соответственно, возможного возгорания горючих паров.

Несмотря на принимаемые меры предосторожности, дымовые составы дают иногда вспышки при сгорании. Равномерность горения при этом нарушается, у отверстий шашки появляется пламя, количество выделяющегося дыма резко уменьшается, и дым приобретает сероватый оттенок. В слишком активные дымовые составы добавляют специальные вещества — пламегасители, к которым относятся сода, мел, углекислый магний. Все эти вещества при своем термическом разложении выделяют углекислый газ, который в некоторой степени разбавляет способные к горению на воздухе газообразные продукты реакции, а также понижают температуру горения состава. В зависимости от свойства дымового состава содержание в нем пламегасителей может доходить до 10…15%.

Составы второго типа — металлохлоридные дымовые смеси, содержащие в своем составе окислитель (хлорорганическое соединение), металлическое горючее и вспомогательные вещества.

Процесс дымообразования при горении дымовых составов этого типа сводится к окислению металлического горючего хлорорганическим соединением, образованием в результате реакции легко испаряемого хлорида металла, который конденсируясь и гидролизуясь образует дым. В качестве окислителя применяют четыреххлористый углерод, гексахлорэтан, гексахлорбензол, пентахлоранилин, пентахлорбензол, октохлорпропан, октохлорнафталин. В качестве металлического горючего применяются цинк, алюминий, железо, магний, силицид кальция. Вспомогательные вещества являются поглотителями жидких хлорорганических окислителей (ССl₄) либо дополнительными окислителями (хлоратами или перхлоратами металлов), либо дополнительными дымообразователями (хлорид аммония, окись цинка).

Рецепт дымовой смеси с жидким хлорорганическим окислителем:

Рецепты металлохлоридных смесей с твердыми окислителями:

Кроме цинковой пыли, в металлохлоридных составах применяют порошки алюминия, железа, силицида кальция, магния:

Смесь гексахлорэтана с алюминием горит интенсивно, чтобы замедлить процесс ее горения, к ней добавляют значительное количество инертных дымообразователей, так американский состав НС имеет рецепт:

При горении смеси, содержащей немного алюминия, протекает реакция:

Дым, образующийся при такой реакции, содержит некоторое количество сажи и по цвету скорее серый чем белый.

Дымовые шашки снаряжаются дымовыми составами обычно в спрессованном виде, не исключается и формование методом легкой набивки с применением цементаторов.

Чувствительность металлохлоридных составов к взрывному импульсу невелика, взрыв может развиться только в очень прочной оболочке и при применении мощного промежуточного детонатора. Сила взрыва таких смесей невелика.

Составы цветных дымов используются в военной пиротехнике в дневное время для сигнализации, корректировки стрельбы и слежения за целью, таким же образом, как осветительные составы в ночное время.

Для дневных сигнализаций употребляют дымовые облака в основном четырех цветов: красного, желтого, зеленого и синего. Иногда применяют черный дым, заменяя им либо зеленый, либо синий цвет. Хуже других, особенно при больших дистанциях наблюдения, различаются между собой синий и зеленый цвета.

Наилучшую видимость и различимость цвета дымовые облака имеют в летнюю ясную тихую погоду при скорости ветра не более 2…3м/сек. Хуже всего цвет дыма наблюдается, если дымовое облако расположено между солнцем и глазом наблюдателя, при таком наблюдении многие цветные облака кажутся почти белыми. В том случае, когда солнце находится за спиной наблюдателя цветное облако кажется темным.

Наилучшими условиями наблюдения за цветом облака являются такие, когда угол, образованный солнцем, дымовым облаком и глазом наблюдателя, находится в пределах 45…135^°.

На стабильность сигнального облака в воздухе большое влияние оказывают его форма и величина.

Цветные дымы, также как и маскирующие, могут быть получены методом диспергирования и конденсации. Получение цветных дымов методом диспергирования осуществляется распылением тонко измельченных минеральных красок при помощи взрывчатых веществ, однако, для получения удовлетворительного по качеству и времени наблюдения цветного облака приходится расходовать большое количество красящих веществ (1…2кг). Дым, полученный таким способом, скоро рассеивается, так как частицы его имеют слишком большие размеры (10^-2...10^-3см) и быстро оседают. Получение цветных дымов методом конденсации при помощи химических реакций, протекающих между неорганическими веществами, также не имели успеха. Относительно неплохие результаты были получены только для составов черного дыма, который было предложено получать при горении металлохлоридных смесей, содержащих в качестве третьего компонента богатые углеродом ароматические соединения.

Из-за низкой температуры плавления смеси с нафталином (температура плавления нафталина составляет53^°С), выгодно нафталин заменять антраценом. Реакция горения таких смесей должна протекать при свободном доступе воздуха, иначе нафталин или антрацен будут не сгорать, а возгоняться. Дым получится не черный, а серый. Черный цвет дыму придает, содержащийся в нем свободный углерод (сажа).

Примеры составов черного дыма, не содержащих металлохлоридных смесей:

Отличием таких смесей от составов маскирующих дымов является отсутствие в них хлористого аммония и большое содержание хлората калия, таким путем значительно повышают температуру горения смеси и в процессе ее горения происходит уже не возгонка нафталина, а его неполное сгорание, сопровождающееся выделением большого количества сажи.

Из цветных дымов, получающихся при химической реакции неорганических соединений, заслуживает внимания только желтый дым, образующийся при реакции сгорания состава:

При горении смеси выделяется желтый дым трехсернистого мышьяка — As₂S₃, дым бледнеет на воздухе из-за окисления с образованием окиси мышьяка As₂O₃. Дым сильно ядовит, чтобы избежать сгорания трехсернистого мышьяка необходимо организовать горение указанной смеси без доступа кислорода воздуха. Наилучшие по качеству сигнальные дымы всех цветов (красного, желтого, зеленого, синего) были получены при возгонке органических красителей. В составах, содержащих окислитель, горючее и органический краситель, последний за счет тепла, выделяющегося при горении, переходит в парообразное состояние и выбрасывается в атмосферу, где конденсируется, образуя окрашенный дым.

Состав дает желто-оранжевый дым, образующегося при возгонке хлорного железа, которое выделяется в результате химической реакции гексахлорэтана и окиси железа.

Красители, применяющиеся в составах сигнальных дымов

Ниже перечислены красители, чаще всего применяемые для получения цветных дымов.

Красные дымы: родамин Б; паратонер, розиндулин, судан IV, 1-метиламиноантрахинон, ортометоксифенилазо

-нафтол.

Желтые дымы: аурамин+хризоидин, аминоазобензол, ализариновый желтый, р-нитроанилин.

Зеленые дымы: аурамин+индиго, аурамин+малахитовая зелень.

Синие дымы: метиленовая голубая, индиго, 1,4-диметиламиноантрахинон, тионин голубой, новометиленовая голубая, судан синий G.

Красно-оранжевые дымы: бензолазобетанафтол, жироранж.

В качестве окислителя в составах цветных дымов применяется почти исключительно хлорат калия и гораздо реже перхлорат калия, нитраты калия и натрия. Для того чтобы температура горения не превышала предела термической (без разложения) стойкости, необходимо применение окислителей термически разлагающихся с выделением кислорода при относительно низких температурах. Для той же цели недопущения высокой температуры реакции применяют относительно мягкие восстановители-горючие: молочный сахар, свекловичный сахар, крахмал, древесные опилки. Применение порошков металлов в составах цветных дымовых недопустимо, во-первых, из-за высоких температур горения металлосодержащих составов и вследствие этого возможность разложения органических красителей при горении, во-вторых, из-за того что при горении металлов газовыделение незначительно, а оно необходимо для удаления паров возгоняющегося красителя из зоны реакции.

Наилучшие показатели имеет смесь молочного сахара с хлоратом калия, в которой сгорание сахара осуществляется только до окиси углерода, то есть смесь имеет отрицательный кислородный баланс. Термическая смесь хлората калия с углеводами может быть заменена нитроцеллюлозой, например, в виде американского бездымного пороха ЕС состава:

Порох ЕС используется не только для получения цветных дымов, но также для получения раздражающих, слезоточивых и ядовитых дымов, рассматриваемых в соответствующей главе.

Для получения цветных дымов используется основной рецепт на порохе ЕС:

В общем случае содержание органического красителя в составах сигнальных дымов достигает 40…60% в зависимости от химической природы красителя и требуемой скорости сгорания состава.

В отдельных случаях в составы вводится некоторое количество пламегасителей, например, бикарбоната натрия, препятствующих воспламенению паров красителя, роль пламегасителей рассмотрена в описании составов маскирующих дымов.

В качестве окислителя в составах цветных дымов иногда употребляют перхлорат калия. В качестве примера приведем рецепт красного дыма:

Из составов содержащих нитраты можно указать следующий состав красного дыма:

Недостаток такого состава — его большая гигроскопичность.

Приведем рецепты цветных дымов с указанием некоторых особенностей конкретного состава.

Для артиллерийской пристрелки в условиях боя при стрельбе из многих орудий, бывает необходимо отметить падение осколочно-фугасных снарядов или их воздушных разрывов. Дымы разрывов снарядов окрашиваются введением во взрывчатые вещества, для снаряжения снарядов, значительного количества органических красителей. При взрыве снаряда происходит возгонка и распыление органического красителя с образованием цветного дыма.

Немецкие целеуказательные снаряды в 1941-1945гг снаряжались смесями ВВ повышенной мощности (ТЭН, гексоген) с азокрасителями. Содержание красителей в таких смесях составляло 55…60%.

Красители, составляющие по массе не менее 10% от массы разрывного заряда ВВ, не должны смешиваться с ВВ, но должны размещаться между стенками корпуса и центральным разрывным зарядом. Однако, возникают сомнения в возможности сублимации красителей размещенных раздельно (не в смеси) от ВВ в короткий промежуток времени детонации заряда. Скорее речь может идти только о механическом деспергировании красителей.

В качестве ВВ особенно пригодны, так как почти не дают при взрыве темного облака сажи: нитрогуанидин, смесь пикрата аммония с нитратом аммония (NH₄NO₃ от 40 до 75%), тип русского пороха для подводных мин и снарядов.

В качестве красителей, показавших хорошие результаты для целеуказательных разрывных снарядов, указываются:

1. Красный или оранжевый дым: жирооранж и диэтил-m-аминофенолфталеин гидрохлорид;

2. Желтый дым: аминоазотолуол и бензолазодиметиланилин;

3. Синий дым: хинизарин синий, антрахинон виолет.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: