Шидловский. Основы пиротехники

руководствуются тем'и же соображениями, что и при выборе компонентов для осветительных составов.

Внекоторых случаях к двойной смеси окислителя и горючего для получения необходимых времени горения, цвета пламени и т. п. добавляют специальные вещества, окрашивающие пламя и другие добавки.

Втабл. 12.3 приведены типичные составы фотосмесей, применяемых в ФОТАБ и фотопатронах, а также в зарядах-маркерах и световых имитаторах (см. § 7 этой главы).

Таблица 12.3 Американские составы д.кя фотовспышек и зарядов-маркеров

•К фотосмесям предъявляются следующие специальные требования: минимальная продолжительность вспышки, максимальная

сила света, наибольшее соответствие спектрального состава излучения вспышки спектральной чувствительности фотопленки.

Продолжительность вспышки, т. е. время свечения пламени, и время сгорания фотосмеси неидентичны. Время горения определяется скоростью химической реакция взаимодействия горючего и окислителя, а длительность свечения пламени — физическими процессами нагревания и остывания продуктов горения. Однако все же скорость реакции горения является решающим фактором, определяющим продолжительность вспышки.

Скорость сгорания фотосмеси, в свою очередь, зависит от рецепта смеси (т. е. от свойств применяемых компонентов и от их соотношения), от степени измельчения компонентов, плотности фотосмеси, характера и интенсивности начального импульса, и от количества одновременно сжигаемой фотосмеси и ее расположения в изделии.

Фотосмеси с м.агниевым порошком горят медленнее, чем смеси с порошками А1—Mg сплавав или с тонкодислераными (порядка нескольких микрометров) порошками алюминия.

Смеси с перхлоратом калия сгорают быстрее, чем смеси с нитратами или сульфатами металлов.

Запатентовано большое количество различных рецептов фото-смесей, в том числе и с применением редкоземельных элементов в чистом .виде и в .виде соединений. Многие из

151

этих рецептов не нашли практического применения ввиду дефицитности применяемых в них соединений. Наиболее эффективными и доступными для практического использования оказались смеси КС104 с порошками алюминия или А1—Mg сплава.

В табл. 12.4 приведены светотехнические характеристики смесей на основе КС104. Фотосмеси с NaNO3 не применяются вследствие большой гигдроскопичности этой соли.

Вспышки с наибольшей силой света дают фотосмеси с некоторой перегрузкой металлом. При этом избыточное количество горючего сгорает за счет кислорода воздуха. Суммарный тепловой эффект при этом соответственно повышается, а размеры пламени также увеличиваются.

Как правило, самые короткие по времени вспышки дают смеси, в которых компоненты взяты в стехиометрическом соотношении. Сила света вспышек фотосмесей уменьшается при сжигании их в условиях пониженного давления.

Чем тоньше измельчены компоненты фотосмеси, тем быстрее она сгорает. При этом наибольшее значение имеет степень измельчения порошка металла.

Средний размер частиц горючего является важным параметром, определяющим светотехнические характеристики фотосмесей. Для смеси КС104/А1 (60/40) только в случае применения порошка с размером частиц 22±8 мк получаются вспышки достаточной силы света.

Таблица 12.4

Светотехнические характеристики фотосмесей, содержащих КС104 и металлические горючие в стехиометрических соотношениях (ст) и с перегрузкой горючим (п) в

количестве H'/ol против стехиометрии [119]

152

Фотосмеси в порошкообразном состоянии сгорают с большими скоростями (сотни, а иногда и тысячи метров в секунду). Плотность набивки .порошка существенно не сказывается на скорости горения состава.

Однако будучи запрессованными под большими давлениями в брикеты, фотосмеси сгорают так же, как быстрогорящие осветительные составы, т. е. с постоянной скоростью порядка 10—15 мм/с.

Скорость сгорания фотосмеси заметно зависит от характера и интенсивности начального импульса, а также от расположения его в заряде смеси. Для уменьшения времени сгорания фотосме-си применяется не тепловой импульс (заряд черного пороха, бикфордов шнур и т. п.), а взрывной импульс (капсюль-детонатор, шашки какого-либо ВВ и т. п.).

С увеличением количества одновременно сжигаемой фотосмеси скорость горения ее возрастает. При сжигании ее в количестве, превышающем 10—20 г, горение уже переходит во взрыв. Заряд фотосмеси, размещенный в виде компактной массы, сгорает быстрее, чем он же, рассыпанный в виде длинной дорожки.

Однако хотя при увеличении массы одновременно сжигаемого заряда скорость горения смеси увеличивается, продолжительность фотовспышки не уменьшается, а возрастает. Объясняется это увеличением общего времени горения, а также увеличением времени остывания продуктов сгорания.

Таблица 12.5

153

В табл. 12.5 приведены данные о продолжительности вспышки для зарядов различного веса.

Сила света фотовспышки определяется следующими факторами:

1)теплотой сгорания смеси и зависящей от нее температурой пламени;

2)наличием в пламени твердых и жидких частиц продуктов горения с высокой излучательной способностью;

3)химическим составом фотосмеси, от которого зависят факторы 1 и 2, и спектральным составом излучения вспышки;

4)весом заряда фотосмеси;

5)размерами пламени вспышки;

6)прочностью оболочки.

С увеличением количества фотосмеси, сжигаемой одновременно, интенсивность вспышки возрастает. Однако это увеличение силы света непропорционально увеличению количества смеси. Из табл. 12.6 видно, что удельная сила света на 1 кг состава, характеризующая собой светоотдачу вспышки, резко падает с увеличением количества сжигаемого состава.

Таблица 12.6

Как видно из табл. 12.6, величина пламени возрастает до некоторых пределов почти пропорционально количеству фотосмеси, но при дальнейшем увеличении веса заряда возрастание размеров пламени, так же как и увеличение силы света, сильно замедляется. Для больших зарядов фотосмеси Imax возрастает пропорционально весу заряда в степени 2/3.

Некоторое влияние на светоотдачу вспышки и особенно на ее продолжительность оказывает прочность оболочки, в которую заключен состав. В прочных металлических оболочках фотосмесь сгорает быстрее, чем в картонных.

154

Очень большое значение имеет также чувствительность фотосмесей к механическим и к тепловым воздействиям. Эти свойства определяют собой степень опасности изготовления фогосмесей, снаряжения ими фотобомб, а также возможность безопасной эксплуатации фото бомб.

Наиболее чувствительны к удару и трению смеси, содержащие в качестве окислителей хлораты и особенно перманганаты.

Томлинсон и Одрит указывают, что хлораты, смешанные с порошкообразными металлами, весьма чувствительны к удару и трению. Зарегистрированы случаи взрывов таких смесей. Поэтому предпочитают применять, где только возможно, более стойкий перхлорат калия.

Одна из наиболее широко применявшихся фотосмесей, состоящая из тонкоизмельченных порошков нитрата бария и сплава А1—Mg, по их мнению, не только легковослламеняема, но чрезвычайно чувствительна к трению и к удару.

Особенно чувствительными ж удару фотосмеси становятся в том случае, когда в них имеются даже незначительные примеси органических веществ.

В бомбах металлопылевого типа имеется разница в поведении алюминиевой пудры, магниевого порошка и порошка А1—Mg сплава.

Сравнительно крупный алюминиевый порошок трудно воспламеняется и не .может быть эффективно использован в метал-лолылевых фотобомбах. Алюминиевая пудра требует довольно значительного по весу ВРЗ и дает более короткую вспышку, чем алюминиевый порошок, с меньшим временем достижения максимальной силы света. Магниевый порошок, для которого требуется ВРЗ значительно меньшего веса, дает вспышку значительно большей продолжительности с большим временем достижения максимума силы света. Магниевые сплавы занимаюг промежуточное положение. Отношение веса порошка металла к весу ВРЗ обусловливается разницей в воспламеняемости металлических горючих; мапниевый порошок легче воспламенять, чем алюминиевый. Очевидно, чрезмерно крупные частицы не будут воспламеняться после распыления.

При взрыве ФОТАБ металлопылевого типа некоторая доля частиц металла спекается в частицы или комки довольно большого размера, диаметром до 250 мкм. Это приводит к снижению интенсивности вспышки и к увеличению ее продолжительности.

§6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОВСПЫШЕК

Кколичественным характеристикам фотовспышек относятся максимальная сила света Imах вспышки в свечах; продолжительность всей вспышки t в секундах; время от начала вспышки до наступления максимума свечения tmax

Иногда при сопоставлении различных фотосмесей вычисляют также аветосумму L.

Eдельную светосумму вспышки Lo=L/m, пде т—вес сжигаемого состава, а также Lэф, т. е. эффективную светосумму, воспринимаемую фотоаппаратом для заданного времени выдержки затвора .(например, т=1/25 с).

Для полной качественной характеристики излучения необходимо наличие кривой спектрального распределения энергии, данных о цветной температуре и об изменении цветной температуры и спектрального распределения энергии в течение всего времени вспышки.

155

Рис. 12.11. Кривые спектрального распределения энергии, излучаемые:

/—АЧТ при 2850 К; 2— пламенем вспышки фотобомбы М-120, снаряженной фотосмесью

Определение количественных и качественных характеристик фотовспышек представляет значительные трудности вследствие кратковременности световых явлений, сопровождающих сгорание фотосмесей. Точное измерение количественных характеристик излучения фотовспышек стало возможным только после разработки фотоэлектрических люксметров, обеспечивающих запись изменения интенсивности свечения во времени.

Общую продолжительность вспышки вычисляют путем деления длины осциллограммы на линейную скорость перемещения фотоматериала. На спектрограммах излучения фотосмесей имеется интенсивный сплошной спектр, на фоне которого видны линии и полосы. Излучение линий и полос составляет обычно всего несколько процентов от общей энергии пламени.

Интенсивность сплошного спектра и положение максимума энергии излучения зависят от температуры пламени и от природы излучающих продуктов.

Путем соответствующей обработки спектрограмм строят график распределения энергии в спектре излучения.

На рис. 12.11 приведена типичная кривая спектрального распределения энергии излучения вспышки фотобомбы, снаряженной фотосмесью. Как видно, максимум излучения лежит в инфракрасной части спектра.

Следует заметить, что приведенная выше кривая спектрального распределения энергии характеризует суммарное действие всего излучения вспышки от начала горения до полного затухания свечения.

Иногда важно знать спектральный состав излучения в отдельные моменты вспышки. В таком случае спектрограмма снимается на фотоматериал, перемещающийся с известной скоростью в фокальной плоскости спектрографа.

Анализ спектрограмм, развернутых во времени, показал,что наиболее .продолжительным является излучение в красной части спектра, наиболее кратковременным — в фиолетовой. Наиболее высокая цветная температура вспышки наблюдается в момент достижения максимальной силы света.

Следовательно, эффективность фотовспышек при прочих равных условиях определяется , в первую очередь температурой пламени.

При разработке фотоосветительных средств широко применяют скоростную киносъемку для исследования процессов формирования пламени.

§ 7. СВЕТОВЫЕ ИМИТАТОРЫ, ФОТОЗАРЯДЫ-МАРКЕРЫ

156

Световой и дымовой эффекты, сопровождающие взрыв небольших зарядов черного пороха, пиротехнических составов, а иногда и слабых взрывчатых веществ с дымоблескоусиливающими добавками уже давно используются для обозначения точки попадания боеприпасов (авиабомб, снарядов).

Впослевоенное время, в связи с разработкой ракетных снарядов среднего и большого радиуса действия, возникла необходимость точной записи траекторий ракет при помощи различных регистрирующих устройств. Для отметки местоположения ракеты пользуются теперь специальными фотопатронами, которые выбрасываются из корпуса ракеты в полете на расстояние, достаточное для того, чтобы не повредить ракету.

Вдальнейшем были разработаны устройства, которые выдают серию вспышек с определенным временным интервалом между ними.

Заряды-вспышки, называемые иногда световыми имитаторами или маркерами, применяются также для получения светового сигнала о срабатывании во время полета деталей ракет и снарядов, например взрывателя боевой части и т. п. Регистрируя вспышку теле фотo или кинокамерой, можно точно определить момент времени и место срабатывания испытуемого узла.

ГЛАВА XIII

ТРАССИРУЮЩИЕ СОСТАВЫ

§1. ТРАССИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА

Спринятием на вооружение армий ряда стр.ан малокалиберного нарезного оружия возникли большие трудности в корректировке огня, так как при стрельбе на большие дальности крайне трудно оценить расстояние и точку попадания пули. Потребность в устройствах, делающих видимой траекторию полета пули (снаряда), стала особенно острой в связи с оснащением армий автоматическим оружием, а также в связи с появлением быстро движущихся наземных и воздушных целей (танки, самолеты и т.п.).

Поэтому еще в начале первой мировой войны были разработаны и применялись трассирующие боеприпасы. Особенно широкое применение они нашли во вторую мировую войну, когда бронебойные и кумулятивные снаряды, зенитные осколочные снаряды малого калибра и почти все авиационные снаряды снабжали трассерами.

В послевоенный период трассеры стали применять также и в некоторых управляемых реактивных снарядах.

Назначение трассеров и требования к ним

Трассирующие средства (трассеры) при полете оставляют огневой (или дымовой) след (трассу) и делают видимой траекторию полета снаряда (пули, авиабомбы).

157

Трассер — это шашка из пиротехнического состава; состав запрессовывается непосредственно в корпус снаряда или в отдельную металлическую оболочку.

Трассирующие средства предназначаются для стрельбы по быстро движущимся целям. Но они часто используются и для подачи сигналов, для целеуказания, а также для фотогр.афирования траектории при баллистических исследованиях и при отработке снарядов.

Трассеры используются также для наведения на цель реактивных противотанковых снарядов (ПТУРС), ракет «воздух — воздух», «воздух — земля», управляемых авиабомб и т. п.

К трассерам предъявляются следующие основные требования:

1)достаточная сила света и насыщенность цветом пламени, обеспечивающие хорошую видимость трассы ночью и днем при различном фоне на предельных дальностях;

2)достаточное время горения состава вплоть до встречи с целью при стрельбе на предельную дальность;

3)огневая трасса должна начинаться не ближе чем за 100 м от орудия, с тем чтобы не демаскировать стреляющего;

4)достаточная прочность конструкции, исключающая возможность демонтажа трассирующего устройства в стволе орудия или на траектории.

Классификация трассирующих средств

Различают трассеры к артиллерийским снарядам, к реактивным снарядам, к авиабомбам, к винтовочным пулям и к ружейному охотничьему выстрелу.

По пиротехническому эффекту трассеры подразделяют на огневые и дымовые. Дымовые трассеры, заполняемые желтым фосфором или составами цветных сигнальных дымов, оказались неэффективными и во вторую мировую войну применялись исключительно огневые. Большого размера дымовые трассеры иногда используются сейчас только для обозначения траекторий полета самолетов при различного рода показах и т. п.

По способу воспламенения трассеры .подразделяют на:

1)воспламеняемые при выстреле пороховыми газами — лучевое воспламенение;

2)воспламеняемые при помощи специального капсюльного устройства или дистанционного взрывателя — механическое воспламенение;

3)воспламеняемые электрозалалом от источника тока, имеющегося на борту реактивного снаряда,— электрическое воспламенение.

По конструкции трассеры могут быть вкладными и запрессованными IB корпус снаряда.

Вкладные трассеры — это либо безоболочные шашки, спрессованные из трассирующего состава (основного и воспламени-тельного) под большим давлением — от 300 до 900 МН/м2 (от 3 до 9 т/см2), либо металлическая оболочка, в которую запрессован под таким же давлением тот же состав. Вкладной трассер помещается в соответствующее гнездо в дне снаряда или закрепляется на хвостовике взрывателя.

В трассерах второй группы состав запрессовывается либо непосредственно в корпус снаряда, либо в гнездо, имеющееся в дне сн.аряда.

158

По цвету пламени различают трассеры красного, белого, желтого и зеленого огня.

Известны трассеры с постоянной силой света, трассеры с силой .овета, возрастающей по мере удаления от стреляющего, трассеры с периодически изменяющейся силой овета (мигающие, пульсирующие) и с меняющимся цветом трассы. В некоторых случаях, когда надо скрыть трассу от наблюдения противника или свести к минимуму ослепляющее действие трассы на стреляющего, используют так называемую «тлеющую» или «темную» («dim», «dark») трассу, которая не видима невооруженным глазом ни днем, аи ночью и предназначена для применения в комбинации с военными оптическими приборами ночного видения.

§ 2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ ТРАССЕРОВ Трассирующие пули

Различают собственно трассирующие пули; бронебойно-трас-сирующие (БТ) и бронебойно-зажигательно-трассирующие (БЗТ).

Трассирующая пуля (рис. 13.1) — это плакированная оболочка, в которой помещается свинцовый сердечник и .стаканчик с запрессованным в нем трассирующим составом (1,1 г). Время горения состава 3 с, что соответствует дистанции 1500 м.

.Пуля БТ ,(ри,с. 13.2) имеет вместо свинцового стальной сердечник.

Было замечено, что при попадании в .бензиновые баки трассирующие пули поджигают горючее. Поэтому первоначально трассирующие пули применяли также и в качестве зажигательных. На рис. .15.7 показана пуля БЗТ, отличающаяся от пули БТ наличием в ней зажигательного состава перед стальным бронебойным .сердечником. Эта пуля (калибра 7,62 мм) на дистанции 200 м пробивает броню толщиной 7 мм.

Артиллерийские снаряды

Конструкции снарядных трассеров весьма разнообразны. На рис. 13.3 показан трассер механического воспламенения с упрощенным взрывателем типа «Бофорс». В момент выстрела ударник 8 оседает под действием сил инерции и накалывает капсюль 6. Луч огня от капсюля через замедлитель 9 передается воспламенительному составу трассера. Образующиеся при этом газы вышибают втулку 5 и открывают свободный выход пламени.

Одним из важных преимуществ трассеров механического воспламенения является то, что трасса начинается в 150—200 м от 183

159

Рис. 13.3. Трассер механического воспламенения:

I—корпус трассера; 2-дно; 3—основной трассирующий состав; 4—вос- пламенительный состав; 5—втулка; 6—капсюль-воспламенитель; 7— предохранитель; 8—ударник; 9—втулка с пороховым замедлителем; 10

—свинцовое обтюрирующее кольцо

160