Твёрдое ракетное топливо

Смесевые пороха как твёрдые ракетные топлива содержат примерно 60-70 % перхлората аммония (окислитель), 15-20 % полимерного связующего (горючее), 10-20 % порошкообразного алюминия и различных присадок. Перед баллиститными порохами они обладают рядом преимуществ: более высокой удельной тягой, меньшей зависимостью скорости горения от давления и температуры, большим диапазоном регулирования скорости горения при помощи различных присадок и т. п. и тп

Горение пороха и его регулирование

Горение параллельными слоями, не переходящее во взрыв, обусловливается передачей тепла от слоя к слою и достигается изготовлением достаточно монолитных пороховых элементов, лишённых трещин. Поскольку возможность проникновения продуктов горения внутрь вещества исключена, горение пороха устойчиво при больших внешних давлениях. Горение параллельными слоями позволяет регулировать скорость газообразования. Газообразование пороха зависит от величины поверхности заряда и скорости его горения.

Величина поверхности пороховых элементов определяется их формой, геометрическими размерами и может в процессе горения увеличиваться или уменьшаться. Такое горение называется соответственно прогрессивным или дегрессивным. Для получения постоянной скорости газообразования или её изменения по определённому закону отдельные участки зарядов (например ракетных) покрывают слоем негорючих материалов (бронировкой). Скорость горения порохов зависит от их состава, начальной температуры и давления.

Характеристики пороха

Основными характеристиками пороха являются: теплота взрывчатого превращения Q — количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 килограмма пороха; объём газообразных продуктов V выделяемых при сгорании 1 килограмма пороха (определяется после приведения газов к нормальным условиям); температура газов Т, определяемая при сгорании пороха в условиях постоянного объёма и отсутствия тепловых потерь; плотность пороха ρ; сила пороха f — работа, которую мог бы совершить 1 килограмм пороховых газов, расширяясь при нагревании на Т градусов при нормальном атмосферном давлении.

Уравнение реакции горения черного пороха:

2KNO₃ + 3C + S = K₂S + 3CO₂ + N₂

5.Ядовитые газы

Первая мировая война, весна 1915г, союзные англо-французские войска вклинились на территорию занятую германской армией, в Бельгии, к северо-востоку города Ипр. Немецкое командование приняло решение нанести контр удар. Утром 22 апреля дул северо-восточный ветер, войска англичан и французов готовились к отражению артиллерийской атаки. Неожиданно немцы открыли одновременно 6000 баллонов с хлором. Так началась первая в истории войн газовая атака. В течение 5 минут образовалось огромное ядовитое желто-зеленое облако, которое медленно двигалось к окопам противника. Смертоносный газ проникал во все щели. За несколько минут было поражено 15тысяч солдат, из них 5 тысяч – смертельно. Спустя 2 месяца немцы применили газовую атаку против русской армии на восточном фронте близ Варшавы. Погибло более 1000 человек. Во всем мире стали искать способ спасения от хлора. Первое средство в России – марлевая повязка, пропитанная гипосульфатом натрия. Но она имела некоторые недостатки. В частности она через определенное время становилась проницаема для хлора, требовалось постоянное смачивание повязки в активном растворе и она не защищала глаза.

Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + S + 2HCl

Изобретатели искали поглотители, которые могли бы нейтрализовать тот или иной ядовитый газ. Профессор Николай Дмитриевич Зелинский, который возглавлял центральную лабораторию при министерстве финансов, поставил задачу найти универсальное поглощающее средство, которое бы очищало воздух от любого отравляющего вещества. Он предложил использовать активированный уголь, в качестве адсорбента (поглотителя) и разработал несколько способов его активации (увеличения пористости). Инженер Куммант разработал резиновый шлем с очками, защищающий лицо от ядовитого газа. Противогаз Зелинского – Кумманта спас миллионы людей, хотя из-за проволочек в различных ведомствах этот противогаз появился в русской армии только в феврале 1916 года. Он имел несколько недостатков, связанных с инженерной конструкцией. Князь Авалов, сотрудник противогазовой лаборатории в Петербурге, разработал двухкамерную коробку, снабженную двумя клапанами: вдыхательным и выдыхательным. Противогаз с коробкой Авалова был удобнее и эффективнее. В 1817 г был разработан немецкий противогаз на основе русских, который был лишен инженерных недостатков.

Список литературы

1.

Приложение

Отдельные вещества, используемые в составе зажигательных смесей .

Термит - общее название смесей, содержащих окись железа и запальные составы. На практике чаще других применяется железо - алюминиевый термит - от состоит из смеси порошка окиси железа (Fe2O3) - 75 % и алюминиевой пудры. Изготовление его сводится к получению алюминиевого порошка, обжигу и измельчению железной окалины и смешиванию порошков. Насыпной вес смеси - 1,8 - 2,0 г/см3. Плотность спрессованного термита - 3,0 - 3,4 г/см3. При горении термита развивается температура до 2500-3000 градусов С, что вызывает воспламенение окружающих материалов, расплавление и прожигание металлических покрытий. Воспламенение термита происходит при температуре 1000 градусов. Для создания такой температуры к термиту добавляют различные воспламеняющие составы (например, содержащие магний и перекись бария или двуокись марганца, бертолетову соль, алюминиевый порошок и серу). Горение термита вследствие отсутствия газообразных продуктов протекает почти без образования пламени. Время сгорания, в зависимости от сжигаемого количества термита, колеблется от нескольких секунд до нескольких минут. Все выделяющееся при горении тепло аккумулируется в конденсированной фазе; образующееся металлическое железо и окись алюминия находится при этом в огненно - жидком состоянии.

Термитом снаряжаются мины, авиабомбы, зажигательные и бронебойно- зажигательные снаряды небольшого калибра ( 2-5 кг ), ручные гранаты. Он применяется, когда надо поджечь трудновоспламеняемые материалы.

Нельзя тушить термит малым количеством воды, т.к. от разлагает воду, образуя при этом сильновзрывчатую смесь водорода и кислорода - гремучий газ.

"Электрон" - общее название группы сплавов на основе магния, содержащих, кроме него, 2,5 - 11 % алюминия, до 2 % цинка, до 0,5 % марганца и железа. Удельный вес сплава 1,85 г/см3.

Для воспламенения электрона требуется мощный тепловой импульс в течение определенного времени. При нагревании до 625 - 650 градусов С электрон плавится и загорается. "Электрон" горит ослепительно ярким, голубовато-белым пламенем, развивая температуру до 2500 - 3000 градусов С. В зоне же соприкосновения с поджигаемым материалом температура значительно ниже ( 1300 - 1400 ).

Термитные и электронные зажигательные бомбы легко тушатся путем сбрасывани клещами и лопатами с крыш зданий на землю, опусканием в бочку с водой или засыпанием песком.

Напалм - изначально этим термином называли "загуститель для огнеметных и зажигательных смесей". Сейчас это понятие шире, оно обозначает саму смесь - сгущенное горючее, состоящее из бензина или керосина и алюминиевого мыла ( 3-5 %). Алюминиевое мыло выполняет роль загустителя и превращает бензин в желеобразную массу ( сгущение напалма иначе называют желатинизацией ). Загустители придают огневым смесям большую стабильность ( такие смеси не расслаиваются ), при огнеметании можно достичь большей дальности, они меньше впитываются почвой.

Алюминиевое мыло - это соли высших жирных кислот (стеариновая, пальмитиновая, олеиновая ). Отсюда "напалм" - сокращение от слов "нафтеновая" и "пальмитиновая". Для самовоспламенения иногда добавляют фосфор. Процентное соотношение веществ следующее: 92 - 96 % автомобильного бензина, 4 - 8 %, соответственно, загустители, наполнители и пр.

Для повышения вязкости и клейкости напалма к нему добавляют катализатор - пептизор, в состав которого входят крезол и спирт. Напалм представляет из себя желеобразную массу, цветом от розового до темно-коричневого. Он плавает на воде ( p= 0,7 - 0,05 ). Напалм горит большим коптящим пламенем, как бензин, образуется облако черного удушливого дыма, раздражающего дыхательные пути, что нередко приводит к отравлениям. Температура пламени - до 1600 градусов С. Для увеличения температуры горения напалма к нему добавляют магний. Длительность горения одной капли - 30 минут. При сгорании образуется большое количество токсических веществ, в том числе углекислый газ. Ожоги от напалма часто сопровождаются термическими ожогами от возгорания одежды. Высокая летальность при напалмовых ожогах обусловлена неумелым использованием средств защиты от напалма, а также частыми осложнениями ( тяжелым шоком, потерей сознания, асфиксией, токсемией ). Потеря сознания при других термических ожогах бывает редко, только при очень глубоких и обширных поражениях; при напалмовых ожогах потеря сознания возникает уже при поражении 10% поверхности тела.

При падении напалмовая бомба разрывается ( разбивается ), напалм загорается от воспламенительного заряда, происходит разбрасывание зажигательных составов, прилипание их к окружающим предметам и воспламенение. Когда напалм вспыхивает, то пламя поднимается, как при взрыве, и имеет красный цвет.

При попадании напалма на одежду или поверхность тела необходимо одежду сбросить, сбить пламя песком, водой или прижатием к земле. Механически удалять напалм нельзя - это способствует усилению горения. Применение сильной струи воды также нецелесообразно - это приводит к разбрызгиванию напалма. Лучше погрузить в воду пораженную часть тела, если это возможно.

Некротизированные ткани при поражении напалмом коричнево-серого цвета, их окружает зона гиперемии, в которой образуются пузыри с кровянистой жидкостью. Ткани отекают, если поражено лицо, веки отекают настолько, что человек теряет способность видеть. Напалмовые ожоги часто сопровождаются нагноением, что усиливает боль, вызывает повышение температуры, учащение пульса, ухудшение общего состояния, потерю аппатита, малокровие, лейкоцитоз. Отторжение некротическиx тканей происходит очень медленно, с образованием обезображивающих грубых рубцов, нарушением функции пораженных конечностей.

Пирогель - сгущенный бензин с добавлением магниевых соединений и асфальта ( или смолы ), горит как напалм, но дает более высокие температуры. Тушить его трудно - пирогель прилипает к стенам и потолку, одежде и коже. Реакции, иллюстрирующие действие запала бутылок КС:

КClO₃ + H₂SO₄ = ClO₂ + КClO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Бертолетова соль

ClO₂ = Cl₂ + O₂

C₁₂H₂₂O₁₁ + O₂ = H₂O + CO₂

Сахар

Алюминий

Алюминий широко применялся как в бомбах, так и как конструкционный материал (используемый в самолетостроении). Более того, алюминий применялся для «активной» защиты самолетов. Так при отражении налетов авиации на Гамбург операторы немецких радиолокационных станций обнаружили на экранах индикаторов неожиданные помехи, которые делали невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов. Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, сбрасываемыми самолетами союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20000т алюминиевой фольги.

Мы рассчитали, сколько атомов алюминия выбросили на «ветер» союзники:

Дано:

m(Al) = 20000т

Найти:

N - ?

Решение:

m = n · M →n = m\M = 20000т \ 27=740,740моль

N = n · Na = 740,740моль·6·10²³= 4444,44·10²³молекул

В Италии остро ощущалась нехватка алюминия. Итальянцы вынуждены были получать алюминий даже из лавы Везувия.

Природные соединения алюминия, месторождения которых были нужны Италии. Важнейшие природные соединения алюминия. Каолинит: Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O Каолинит - минерал подкласса слоистых силикатов, главная составная часть белой, огнеупорной, и фарфоровой глины. Обычно является продуктом выветривания. Имеет две полиморфные модификации - диккит и накрит. Каолинит сильно гигроскопичен. Бокситы: Al₂O₃ · nH₂O Бокситы это осадочные алюминиевые руды. Содержат вредную примесь - SiO₂. Бокситы служат важным сырьем для получения алюминия, а также красок, абразивов и огнеупорных материалов. Корунд: Al₂O₃ Корунд относится к классу простых оксидов, и иногда образует прозрачные драгоценные кристаллы - сапфира, и, с добавлением хрома, рубина. Накапливается в россыпях. В основном используется как абразивный материал. Его смесь с магнетитом, гематитом, и шпинелью называют наждаком. Синтетический корунд с различными добавками получают в промышленных масштабах для квантовой электроники, часовой, ювелирной и другой промышленности. Нефелин: Na₂O · Al₂O · 2SiO₂ Минерал - серые, красноватые и другие кристаллы с характерным жирным блеском. Главный минерал щелочных изверженных пород. Используется как сырье для добычи алюминия с попутным получением соды. Полевой шпат или ортоклаз: K₂O · Al₂O₃ · 6SiO₂ Калиевый полевой шпат. Белый, серый, розовый, и.т.д. Одна из главных составных частей гранитов, гнейсов, и других изверженных и метаморфических пород. Сырье стекольной и керамической промышленности.

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

3Fe ₃O₄ + 8Al =9 Fe + 4Al₂O₃

История пороха

Первым представителем взрывчатых веществ был дымный порох — механическая смесь калиевой селитры, угля и серы, обычно в соотношении 75:15:10. Существует устойчивое мнение, что подобные составы появились ещё в древности и применялись главным образом в качестве зажигательных и разрушительных средств. Однако материальных или надёжных документальных подтверждений этого не найдено. В природе месторождения селитры встречаются редко, а калиевая селитра, необходимая для изготовления достаточно стабильных составов, не встречается вообще.

В Китае рецепт пороха появился в 1044 году, но возможно порох существовал и ранее; некоторые считают что изобретателем пороха или предвестником изобретения был Вей Боян во II веке. Изготовление калиевой селитры требует разработанных технологических приёмов, которые появились лишь с развитием химии в XV—XVI веках. Изготовление углеродных материалов с высокоразвитой удельной поверхностью типа древесных углей также требует развитой технологии, появившейся лишь с развитием металлургии железа. Наиболее вероятным является использование различных природных селитросодержащих смесей с органикой, обладающих свойствами, присущими пиротехническим составам. Одним из изобретателей пороха принято считать монаха Бертольда Шварца.

Метательное свойство дымного пороха было открыто значительно позже и послужило толчком к развитию огнестрельного оружия. В Европе (в том числе и на Руси) известен с XIII века; до середины XIX века оставался единственным взрывчатым веществом бризантного действия и до конца XIX века — метательным средством.

С изобретением нитроцеллюлозных порохов, а затем и индивидуальных мощных взрывчатых веществ, дымный порох в значительной мере утратил своё значение.

Впервые пироксилиновый порох был получен во Франции П. Вьелем в 1884. Баллиститный порох — в Швеции Альфредом Нобелем в 1888, кордитный порох — в Великобритании в конце XIX века. Примерно в то же время (1887-91) в России Дмитрий Менделеев разработал пироколлодийный порох, а группа инженеров Охтинского порохового завода — пироксилиновый порох.

В 30-х годах XX века в СССР впервые были созданы заряды из баллиститного пороха для реактивных снарядов, успешно применявшихся войсками в период Великой Отечественной войны (реактивные системы залпового огня). Смесевые пороха для ракетных двигателей были разработаны в конце 1940-х годов.

Дальнейшее совершенствование порохов ведётся в направлении создания новых рецептур, порохов специального назначения и улучшения их основных характеристик.

Поиск по сайту: