Піротехніка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Піротехніка

Слово «піротехніка» походить від грецьких слів: «пір» — вогонь та «техне» — мистецтво, вміння. Піротехніка — мистецтво виготовлення різноманітних піротехнічних сумішей, виробів з них, і спалювання їх з метою досягнення того чи іншого спеціального ефекту. Піротехніка — це наука про властивості піротехнічних сумішей, виробів, а також про способи виговлення останніх. Піротехнічні суміші при горінні (вибуху) дають світловий, тепловий димовий, звуковий та реактивний ефекти.

Основа більшості піротехнічних сумішей — це суміші окислювача (окисника) і пального (відновника). У багатьох сумішах пальне згорає під дією кисню, що містить окислювач лише частково; повне згорання проходить під дією кисню повітря. Окислювачами служать наступні речовини: 1. Солі: нітрати (KNO₃, NaNO₃, Ba(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂), хлорати (KClO₃, Ba(ClO₃)₂), перхлорати (KClO₄, NH₄ClO₄), гексафтосилікати (K₂SiF₆, Na₂SiF₆), хромати (PbCrO₄, BaCrO₄), сульфати (BaSO₄, CaSO₄), сульфіти, карбонати, та ін. 2. Оксиди (Fe₂O₃, Fe₃O₄, MnO₂, PbO₂, Pb₂O₃, CuO) та пероксиди (BaO₂); 3. Хлор- та фторорганічні сполуки (політрифторхлоретилен, тефлон, полівінілхлорид, гексахлоретан, гексахлорбензол, гексахлорциклогексан). Як пальне використовують: 1. Метали (Mg, Al, Ti, Fe, Cu, Sb) та їх сплави (Al-Mg, Fe-Ti та ін.); 2. Неметали (сірка, вуглець у вигляді вугілля, графіту, червоний фосфор); 3. Неорганічні речовини (сульфіди, саліциди); 4. Органічні речовини (уротропін, крохмал, целюлоза, сахароза та ін.).

Крім окислювача і пального в склад піротехнічних сумішей вводять цементатори — органічні полімери, які забезпечують механічну міцність ущільнених (пресованих) сумішей; каталізатори, які пришвидшують або уповільнюють процес горіння; флегматизатори — речовини, які зменшують чутливість сумішей до тертя або удару; речовини технологічного призначення (наприклад, розчинники для цементаторів та ін.). Крім того в суміші кольорових (сигнальних) вогнів вводять речовини, які забарвлюють полум'я в характерний колір; в димові суміші — димоутворюючі речовини. У деяких випадках один і той же компонент може виконувати кілька різних функцій. Наприклад, цементатор завжди виконує у суміші функції пального, а іноді — уповільнювача горіння; нітрат стронцію є окислювачем і одночасно забарвлює полум'я в червоний колір. Піротехнічні суміші на основі хлоратів та перхлоратів володіють вибуховими властивостями.

Основна вимога, що стосується піротехнічних сумішей та виробів із них — це одержання максимального спеціального ефекту. Для різних засобів спеціальний ефект обумовлений різними факторами. Піротехнічні засоби повинні бути безпечними при використанні та зберіганні. Ефект, який одержується при дії піротехнічних засобів, не повинен погіршуватись при їх тривалому зберіганні. Піротехнічні суміші повинні мати достатньо велику густину, володіти максимальним спеціальним ефектом при використанні невеликої кількості компонентів, фізичною і хімічною стійкістю при зберіганні, оптимальною чутливістю до теплових та механічних дій, мінімальними вибуховими властивостями, а також характеризуватися нескладним технологічним процесом виготовлення.

Виробництво піротехнічних виробів внаслідок високих вимог до якості продукції, а також вогнебезпеки і вибухобезпеки сумішей представляє собою доволі складний технологічний процес, який включає наступні фази: 1. Підготовка компонентів (розкриття тари, контрольне просіювання металічних порошків, дроблення, сушіння і подрібнення окислювачів, подрібнення і мелення цементаторів і технологічних додатків); 2. Виготовлення сумішей (вагове або об`ємне дозування компонентів, змішування, провялювання, грануляція, сушіння або полімеризація сумішей); 3. Формування зарядів (шашок, факелів) пресуванням, литтям або шнекуванням; 4. Збирання піротехнічних виробів і їх упаковка; 5. Виготовлення паперових, пластмасових, металічних корпусів і укупорки. Загальні вимоги, яким повинне відповідати будь-яке піротехнічне виробництво, це: 1) чистота виробничих приміщень, виключення попадання в суміші різноманітних домішок; 2) використання вибухо- і пожежобезпечного обладнання; 3) нормальна відносна вологість і температура в приміщеннях (вологість — не більше 65 %, температура 20-25°С); 4) дотримання при виконанні піротехнічних дій плавил по техніці безпеки.

Піротехнічні суміші використовують у військовій справі для спорядження спеціальних видів боєприпасів, імітації вибухів, задимлення та в учбових цілях. В промисловості піротехнічні суміші використовують для виготовлення металів і сплавів, та газів. У сільському господарстві - для боротьби із шкідниками, дезінфекції та разсіювання граду. На транспорті використовують сигнальні (кольорового вогню) суміші. В окремих випадках піротехнічними засобами користуються при наукових дослідженнях. Крім того, піротехнічні суміші використовують при зйомці фільмів та для виготовлення феєрверків.

Література

Ellern H. Military and Civilian Pyrotechnics. New York, 1968.
Шидловский А.А. Основы пиротехники. Москва, 1973.
Conkling J.A. Chemistry of Pyrotechnics: Basic Principles and Theory. New York, 1985.
Мадякин Ф.П. (ред.) Краткая энциклопедия по пиротехнике. Казань, 1999.
Журков Б.П. (ред.) Энергетические конденсированные системы. Mосква, 2000.
Фатеев В.М., Лапин С.М., Давыдова Е.О. Пиротехника. Киев, 2005.
Ledgard J.B. The Preparatory Manual of Black Powder and Pyrotechnics. Washington, 2006.