Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

не допускающих образование осколков (картон, пластмасса). Применение прочных оболочек недопустимо, так как горение в них имитационных составов легко может перейти во взрыв.

Для окраски дыма, выделяющегося при сгорании имитационных составов в цвет присущий взрыву боевых ВВ, применяются различные добавки, вводимые в состав при изготовлении (нафталин, антрацен, органические красители).

ФОТООСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ (ФОТОСМЕСИ)

Фотосмеси предназначаются для получения световых импульсов (вспышек) очень малой продолжительности, обычно несколько десятых долей секунды. В военном деле фотосмеси помещенные в фотобомбы (ФОТАБ) применяются для ночного воздушного фотографирования, однако все меньше, так как в настоящее время имеются различные оптоэлектронные приборы, позволяющие производить фотосъемку практически в абсолютной темноте.

Анализ развернутых во времени спектрограмм вспышки фотосмеси показал, что спектральный состав излучения на протяжении всего времени вспышки непрерывно изменяется. При этом наиболее продолжительным является излучение в красной области спектра, а наиболее кратковременным — излучение в фиолетовой области. Интенсивность излучения в первую очередь определяется температурой пламени. Чаще всего фотосмеси приготовляют путем смешивания порошка магния или других высококалорийных металлов (циркония, титана, магниевых сплавов) с различными солями — окислителями.

Фотосмеси должны обеспечивать:

1. Минимальную продолжительность вспышки.

2. Максимальную силу света.

3. Соответствие спектрального состава излучения необходимым требованиям.

Скорость сгорания фотосмеси в свою очередь зависит от:

1. Природы применяемых компонентов (рецепта состава).

2. Степени измельчения компонентов.

3. Плотности фотосмеси.

4. Природы и интенсивности начального импульса.

5. Количества одновременно сжигаемой фотосмеси и формы ее размещения.

6. Прочности оболочки.

Фотосмеси с алюминиевым порошком горят медленнее, чем смеси с магниевым порошком при одинаковом размере частиц. Смеси с перманганатом калия, с перхлоратом калия и хлоратом калия сгорают быстрее, чем смеси с нитратами, однако, значительно чувствительнее последних к механическим и тепловым воздействиям.

Как правило, самые короткие по времени вспышки дают смеси, в которых компоненты взяты в стехиометрических соотношениях. Смеси, в которых имеется избыток горючего или окислителя, дают вспышки более продолжительные.

Чем тоньше измельчены компоненты фотосмеси, тем быстрее она сгорает. При этом большее значение имеет степень измельчения металлического горючего.

Фотосмеси применяют в порошкообразном состоянии. При этом они сгорают со скоростями в сотни и даже тысячи метров в секунду приближаясь к скоростям взрыва. До тех пор, пока сохраняется порошкообразное состояние фотосмеси, плотность набивки порошка существенно не сказывается на скорости горения. Однако, будучи запрессованы под значительными давлениями в компактные формы, фотосмеси сгорают как быстрогорящие осветительные составы с постоянной скоростью 10…15 мм/сек.

Скорость сгорания фотосмеси заметно зависит от характера и интенсивности начального импульса, а также от расположения инициирующего устройства в заря де смеси. Для уменьшения общего времени сгорания фотосмеси применяют не тепловой (электрозапал, бикфордов шнур, пировоспламенитель и т. п.), а взрывной импульс (капсюль-детонатор, шашка ВВ и тому подобное).

Имеет большое значение количество одновременно сжигаемой фотосмеси. С увеличением количества сжигаемой смеси скорость ее горения возрастает. При сжигании фотосмеси в количествах превышающих несколько десятков граммов, горения может перейти во взрыв даже при наличии не очень прочной оболочки. Заряд, размещенный в виде компактной массы, сгорает быстрее чем тот же заряд, рассыпанный в виде длинной дорожки. Однако, хотя при увеличении количества одновременно сжигаемого заряда фотосмеси скорость горения увеличивается, продолжительность фотовспышки не уменьшается, а возрастает. Это объясняется увеличением общего времени горения при увеличении количества смеси, а также увеличением времени остывания продуктов сгорания смеси. В таблице 25 приведены данные продолжительности вспышки для зарядов различного веса.

Сила вспышки определяется следующими факторами.

1. Теплота сгорания смеси и соответственно температурой пламени.

2. Наличие в пламени частиц продуктов горения с высокой излучающей способностью (твердых и жидких).

3. Химическим составом фотосмеси от которого зависит тепловой эффект реакции горения, а также состав продуктов горения и спектральный состав излучения вспышки.

4. Величина заряда фотосмеси.

5. Величина пламени вспышки.

6. Прочность оболочки.

Для получения интенсивных вспышек фотосмеси должны обладать максимальным тепловым эффектом (более 2 ккал/г.). Поэтому выбираются высококалорийные металлические горючие.

В некоторых случаях в фотосмеси для получения необходимого времени горения, цвета пламени и тому подобное прибавляют специальные вещества, окрашивающие пламя, и другие добавки.

Наиболее эффективными и доступными для широкого практического использования оказались смеси нитратов бария или нитрата стронция с порошками магния и других металлов, для примера приведены рецепты некоторых смесей:

1. Панхроматическая смесь

Нитрат стронция… 60%

Магний… 40%

2.

Перхлорат калия… 83%

Бериллий… 17%

3.

Перхлорат калия… 60%

Магний… 40%

4.

Хлорат калия… 63%

Магний… 37%

5.

Нитрат бария… 68%

Магний… 32%

6.

Алюминий «пульверизованный»… 40%

Нитрат бария… 30

Перхлорат калия… 30%

Фотосмеси с нитратом натрия практически не применяются вследствие значительной гигроскопичности натриевой селитры.

Известно, что вспышки с наибольшей силой света дают фотосмеси с некоторой перегрузкой металлом, то есть с отрицательным кислородным балансом. Суммарный тепловой эффект за счет сгорания части металла в кислороде воздуха возрастает, размеры пламени и площадь излучающей поверхности также увеличиваются. С увеличением количества фотосмеси, сжигаемой одновременно, интенсивность вспышки возрастает. Однако это увеличение силы света вспышки непропорционально увеличению количества смеси. Из таблицы 26 видно, что удельная сила света на 1 г состава, характеризующая собой светоотдачу вспышки, резко падает с увеличением количества сжигаемого состава.

Как видно из таблицы 26 величина пламени возрастает до некоторых пределов почти пропорционально количеству фотосмеси, а при дальнейшем увеличении заряда возрастание величины пламени, так же как и увеличение силы света, постепенно замедляется и все больше отстает от возрастания количества сжигаемой фотосмеси.

Определенное влияние на продолжительность вспышки и некоторое влияние на светоотдачу вспышки оказывает прочность оболочки заряда.

В прочных металлических оболочках фотосмесь сгорает быстрее, чем в картонных или пластмассовых, однако, в таких оболочках применение фотосмеси возможно только в авиабомбах ФОТАБ. При подрыве таких зарядов на Земле (например, для имитации взрыва атомного боеприпаса) возникает опасность поражения людей и предметов разлетающимися осколками металлической оболочки.

Практически все фотосмеси, особенно, с окислителями хлоратами и перхлоратами, чувствительны к удару и трению. Еще более чувствительными к удару фотосмеси становятся, если в них имеются даже незначительные примеси органических веществ. В таблице 27 приводятся световые характеристики ФОТАБ, снаряженных смесью № 6, из таблицы видно, что с увеличением веса заряда фотосмеси сила света увеличивается, но светосумма (сек∙св) уменьшается (сравни с данными из таблицы 26). Из сравнения силы света двух бомб с весом заряда 32…36 кг и 104 кг видно, что создание крупногабаритных ФОТАБ нерационально. В немецких «дуст-бомбах» окислителя нет, а только алюминиевая пудра, окружающая центральный разрывной заряд ВВ.