stringtranslate.com

Пиротехнический инициатор

В пиротехнике пиротехнический инициатор (также инициатор или воспламенитель ) — устройство, содержащее пиротехнический состав , используемый преимущественно для воспламенения других, более трудновоспламеняющихся материалов, например термитов , газогенераторов и твердотопливных ракет . Название часто используется и для самих композиций.

Пиротехнические инициаторы часто управляются электрически (так называемые электропиротехнические инициаторы ), например, с помощью нагретой перемычки или мостового резистора . Они чем-то похожи на капсюли-детонаторы или другие детонаторы , но отличаются тем, что не создают ударную волну . Примером такого пиротехнического инициатора является электрическая спичка .

Состав

Используемый энергетический материал, часто называемый пирогеном , обычно представляет собой пиротехническую композицию , состоящую из топлива и окислителя, где топливо производит значительное количество горячих частиц, которые вызывают/способствуют воспламенению желаемого материала.

Составы инициаторов аналогичны огнетушащим порошкам , но отличаются скоростью горения, поскольку взрыв не предусмотрен, и имеют намеренно высокое производство горячих частиц. Их также легче воспламенить, чем термитов , с которыми они также имеют сходство.

Обычно используемые окислители — перхлорат калия и нитрат калия . Обычно используемое топливо — титан , гидрид титана(II) , цирконий , гидрид циркония и бор . Размер частиц топлива определяется для получения горячих частиц с необходимым временем горения.

Можно использовать и более экзотические материалы, например карбораны . [1]

В особых случаях можно использовать пирофорные воспламенители, которые загораются при контакте с воздухом. Триэтилборан /ТЭА-ТЭБ использовался в качестве воспламенителя для реактивных двигателей Lockheed SR-71 , двигателя Rocketdyne F-1 на первой ступени Saturn V, двигателя РД-180 НПО Энергомаш , используемого на первой ступени Atlas V, и двигатель SpaceX Merlin , используемый на первой ступени Falcon 9.

Общие композиции

Металл-окислитель

ЗПП

Одним из наиболее распространенных инициаторов является ЗПП , или цирконий-калий перхлорат – смесь металлического циркония и перхлората калия. Эта смесь используется в Стандартном инициаторе НАСА , [2] который используется для зажигания различных пиротехнических систем, включая стандартный детонатор НАСА . [3] Он обеспечивает быстрый рост давления, выделяет мало газа, выделяет горячие частицы при воспламенении, термически стабилен, имеет длительный срок хранения и стабилен в вакууме. Он чувствителен к статическому электричеству .

БПН

Другая распространенная формула воспламенителя — BPN , BKNO3 , или борно-калиевая селитра , смесь 25% бора и 75% нитрата калия по весу. Он используется, например, НАСА . Он термически стабилен, стабилен в вакууме, скорость его горения не зависит от давления.

По сравнению с дымным порохом БПН горит значительно горячее и оставляет больше твердых остатков, поэтому черный порох предпочтителен для систем многократного использования.

Высокая температура BPN делает его пригодным для использования там, где быстрое и воспроизводимое инициирование имеет решающее значение, например, для подушек безопасности , ракетных двигателей и ложных ракет . Однако это относительно дорого.

БПН также может использоваться в качестве компонента твердого ракетного топлива . [4]

БПН можно поджечь лазером. [5] Для зажигания в вакууме можно использовать полупроводниковый лазер мощностью не менее 0,4 Вт. [6]

Другие

Другими встречающимися смесями являются перхлорат алюминия с калием и перхлорат титана с алюминием и калием. [7]

Металлогидрид-окислитель

Смеси гидридов металлов и окислителей заменяют металл соответствующим гидридом . Как правило, с ними безопаснее обращаться, чем с соответствующими составами окислителей металлов. Во время горения они также выделяют водород , который может выступать в качестве вторичного топлива. Обычно используются гидрид циркония, гидрид титана и гидрид бора.

ЖПП

ЖПП ( гидрид циркония — перхлорат калия ) — вариант ЗПП, в котором вместо чистого циркония используется гидрид циркония . С ним значительно безопаснее обращаться, чем с ЗПП. [8]

ТЭЦ

THPP (гидрид титана перхлорат калия) представляет собой смесь гидрида титана (II) и перхлората калия. Это похоже на ЖПП. Как и ЖПП, с ним безопаснее обращаться, чем с перхлоратом титана-калия. [8]

Интерметаллиды

Образование интерметаллического соединения может представлять собой сильно экзотермическую реакцию, которую можно использовать в качестве инициатора.

Титан-бор

Титан - борная композиция является одной из самых горячих пиротехнических реакций в быту. Он твердотельный, безгазовый. Его можно использовать в качестве пиротехнического инициатора или для нагрева замкнутого газа для совершения механической работы. [9]

Никель-алюминий

Никель - алюминиевые ламинаты могут использоваться в качестве электроинициируемых пиротехнических инициаторов. NanoFoil является таким материалом, имеющимся в продаже.

Палладий-алюминий

Алюминиевые проволоки с палладиевым покрытием можно использовать в качестве плавких предохранителей, известных как Pyrofuze . [10] Реакция инициируется теплом, обычно подаваемым импульсом электрического тока. Реакция начинается при температуре плавления алюминия 600 °С и бурно протекает до температуры 2200–2800 °С. Реакция не требует присутствия кислорода, и проволока расходуется. [11]

Пирофуз выпускается в виде сплошной проволоки различного диаметра (от 0,002 дюйма до 0,02 дюйма), плетеной проволоки, ленты, фольги и гранул. Вместе с алюминием можно использовать палладий, платину или палладий, легированный 5% рутением . [12] [13] Пирофузные перемычки можно использовать в пиропатронах и электрических спичках . Фольгу Pyrofuze можно использовать, например, для герметизации различных дозаторов или систем пожаротушения. [14] Также можно использовать палладий-магниевую композицию, но она не является коммерчески доступной или, по крайней мере, не так распространена. [15]

Другие

БНКП

BNCP , ( цис -бис-(5-нитротетразолато)тетраминкобальт(III) перхлорат ) является еще одним распространенным материалом-инициатором. Он относительно нечувствителен. Он претерпевает переход горения в детонацию на относительно небольшом расстоянии, что позволяет использовать его в детонаторах . Побочные продукты его сгорания наносят относительно небольшой вред окружающей среде. [16] Его можно зажечь с помощью лазерного диода .

Азид свинца

Азид свинца (Pb(N 3 ) 2 или PbN 6 ) иногда используется в пиротехнических инициаторах.

Другие

Также можно использовать другие материалы, чувствительные к нагреву, например, HMTD , [17] тетразеновое взрывчатое вещество , мононитрорезорцинаты свинца, динитрорезорцинаты свинца и тринитрорезорцинаты свинца. [18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Срок действия EP 1128994B1, Карл К. Ринк, «Карборансодержащий надувной насос для подушек безопасности», опубликовано 5 сентября 2001 г., выпущено 11 августа 2004 г., передано Autoliv ASP Inc. 
  2. ^ Каталог применений пиротехнических устройств/систем (PDF) . Кливленд, Огайо: Исследовательский центр Льюиса НАСА. 1 января 1995 г., стр. 66–67. Архивировано из оригинала (PDF) 22 августа 2022 года.
  3. ^ Материалы симпозиума по электрическим инициаторам - 1963. Институт Франклина, Филадельфия, Пенсильвания: Командование материальной частью армии США. 1 октября 1963 г., стр. 3–17. Архивировано из оригинала (PDF) 28 мая 2018 года.
  4. ^ «Видео - Объяснение соответствия продукции» . Сфера . 12 апреля 2021 г. Проверено 30 сентября 2021 г.
  5. ^ Срок действия ES истек 2160485B1, Бланес Мира Мария Клара; Карбонелл Кастель Тереза; Фернандес Баллестер Грегорио Дж; Феррер Монтьель Антонио Висенте; Гил Тебар Ана Исабель; Гутьеррес Перес Луис Мигель; Льобрегат Эрнандес М Мерседес; Перес Пайя Энрике; Планелл Кейс Роза М; Виньегра Бовер Сальвадор, «Пептид, ингибирующий экзоцитоз нейронов, и косметические и фармацевтические композиции, содержащие этот пептид», опубликовано 1 ноября 2001 г., выдано 16 мая 2002 г., передано Lipotec SA. 
  6. ^ Коидзуми, Хироюки; Накано, Масакацу; Иноуэ, Такаёси; Ватанабэ, Масаси; Комурасаки, Кимия; Аракава, Ёсихиро (2006). «Исследование лазерного зажигания нитрата бора и калия в вакууме» (PDF) . Наука и технология энергетических материалов . 67 (6): 193–198.
  7. ^ США, срок действия 4391196, Роберт Э. Беттс, «Дополнительный воспламенитель для воспламенителя пирогенного типа», опубликовано 5 июля 1983 г., выпущено 5 июля 1983 г., передано Министерству армии США. 
  8. ^ ab США, срок действия истек 6117254, Карл К. Ринк, Уильям Б. Ричардсон, Дэвид Дж. Грин, «Инициатор генерации газа в подушках безопасности посредством диссоциации», опубликовано 12 сентября 2000 г., выпущено 12 сентября 2000 г., передано Autoliv ASP. Инк. 
  9. ^ Бегил, ДР; Мангер А.С. Смеси титана и бора как переменные источники тепла. Национальная лаборатория Сандия, Альбукерке, США.
  10. ^ "ПИРОФУЗ®" (PDF) . Зигмунд Кон Корп . Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2011 г.
  11. ^ Джоппа, Ричард М. (1974). Усовершенствованные электровзрывные устройства с горячей проволокой (Отчет). Лос-Аламосская научная лаборатория Калифорнийского университета . Проверено 30 сентября 2021 г.
  12. ↑ Срок действия в США: 4208967, Роберт Э. Беттс, «Дизайн Squib», опубликовано 6 августа 1991 г., выпущено 6 августа 1991 г., передано Министерству армии США. 
  13. ↑ Срок действия в США истек 5036769, Джеймс М. Шафф, Амос Дж. Диде, «Пирофузальный штифт для активации боеприпасов», опубликовано 5 июля 1983 г., выпущено 5 июля 1983 г., передано Министерству военно-морского флота США. 
  14. ^ Кариньян, диджей; Виллиан, Л. (3 января 1978 г.). Устройство локализации и выпуска жидкостей (отчет). Департамент ВВС. Архивировано из оригинала 30 сентября 2021 года.
  15. ^ США, срок действия: 3889755, Байрон Дж. Данн, «Огнетушитель для электроприборов», опубликовано 17 июня 1975 г., выпущено 17 июня 1975 г., передано Fire Fox Corp. 
  16. ^ Патент США 6672215, Сами Дауд, «Высокоточный микрокапиллярный пиротехнический инициатор постоянной мощности», опубликован 6 января 2004 г., выдан 6 января 2004 г., передан Textron Innovations Inc. 
  17. ^ «Как создать детонатор ANNM с нуля» . Пиронфо . 01 июля 2009 г. Архивировано из оригинала 9 марта 2016 г.
  18. ^ США, срок действия истек 5942717, Клод Пате, Рафаэль Труссель, «Электропиротехнический инициатор, метод его изготовления и система безопасности транспортного средства», опубликовано 24 августа 1999 г., выдано 24 августа 1999 г., передано Дэйви Бикфорду SAS.