Komposisi kembang api: klasifikasi, komponen, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Komposisi piroteknik adalah zat atau campuran komponen yang dirancang untuk menghasilkan efek dalam bentuk panas, cahaya, suara, gas, asap, atau kombinasinya, sebagai hasil dari reaksi kimia eksotermik mandiri yang berlangsung tanpa detonasi. Proses seperti itu tidak bergantung pada oksigen dari sumber eksternal.

Klasifikasi komposisi kembang api

Mereka dapat dibagi dengan tindakan:

• Berapi-api.
• Asap.
• Dinamis.

Dua grup pertama dapat dibagi lagi menjadi tipe yang lebih kecil.

Fiery: menerangi, memberi sinyal malam, pelacak dan beberapa pembakar.

Grup asap mencakup komposisi untuk sinyal siang hari dan penyembunyian (kabut).

Jenis utama kembang api

Efek di atas (cahaya, suara, dll.) dapat dibuat menggunakan komponen berikut:

• Powder flash - terbakar sangat cepat, menghasilkan ledakan atau semburan cahaya terang.
• Bubuk mesiu - terbakar lebih lambat daripada bubuk, mengeluarkan sejumlah besar gas.
• Propelan padat - menghasilkan banyak uap panas yang digunakan sebagai sumber energi kinetik untuk roket dan proyektil.
• Pemrakarsa kembang api - menghasilkan sejumlah besar panas, nyala api, atau percikan panas yang digunakan untuk menyalakan komposisi lain.
• Ejection Charges - terbakar dengan cepat, menghasilkan banyak gas dalam waktu singkat, digunakan untuk melepaskan muatan dari container.
• Bahan peledak - terbakar dengan cepat, menghasilkan sejumlah besar gas dalam waktu singkat, digunakan untuk menghancurkan wadah dan membuang isinya.
• Komposisi asap - terbakar perlahan, menghasilkan kabut (polos atau berwarna).
• Kereta tunda - menyala dengan kecepatan tenang yang konstan, digunakan untuk menyebabkan penundaan ke dalam cadangan api.
• Sumber panas piroteknik - memancarkan panas dalam jumlah besar dan praktis tidak menyebarkan gas, pembakaran lambat, seringkali seperti termit.
• Sparklers - menghasilkan bunga api putih atau berwarna.
• Flash - terbakar perlahan, menghasilkan banyak cahaya, digunakan untuk penerangan atau sinyal.
• Komposisi kembang api warna-warni - menghasilkan percikan cahaya, putih, atau warna-warni.

Aplikasi

Beberapa teknologi komposisi dan produk piroteknik digunakan dalam industri dan penerbangan untuk menghasilkan gas dalam jumlah besar (misalnya, dalam kantong udara), serta di berbagaipengencang dan dalam situasi serupa lainnya. Mereka juga digunakan dalam industri militer ketika sejumlah besar kebisingan, cahaya atau radiasi inframerah diperlukan. Misalnya, roket pemikat, suar, dan granat setrum. Kelas baru komposisi bahan reaktif saat ini sedang diteliti oleh militer.

Banyak senyawa piroteknik (terutama yang melibatkan aluminium dan perklorat) seringkali sangat sensitif terhadap gesekan, kejutan, dan listrik statis. Bahkan percikan api 0,1 hingga 10 milijoule dapat menyebabkan efek tertentu.

Mesiu

Ini adalah bubuk hitam yang terkenal. Ini adalah bahan peledak kimia paling awal yang diketahui, terdiri dari campuran belerang (S), arang (C) dan kalium nitrat (s altpeter, KNO 3). Dua komponen pertama bertindak sebagai bahan bakar, dan yang ketiga adalah oksidator. Karena sifat pembakarnya dan jumlah panas dan gas yang dihasilkannya, bubuk mesiu banyak digunakan dalam pembuatan bahan bakar propelan dalam senjata api dan artileri. Selain itu, digunakan dalam pembuatan roket, kembang api dan alat peledak di penggalian, pertambangan dan konstruksi jalan.

Indikator

Mesiu ditemukan di Cina pada abad ke-7 dan tersebar di sebagian besar Eurasia pada akhir abad ke-13. Awalnya dikembangkan oleh para Taois untuk tujuan pengobatan, bubuk itu digunakan untuk peperangan sekitar tahun 1000 M.

Mesiu diklasifikasikan menjadisebagai bahan peledak kecil karena tingkat dekomposisi yang relatif lambat dan brisance yang rendah.

Daya Peledak

Pengapian bubuk mesiu yang dikemas di belakang proyektil menciptakan tekanan yang cukup untuk menyebabkan moncongnya menembak dengan kecepatan tinggi, tetapi tidak cukup kuat untuk meledakkan laras senjata. Dengan demikian, bubuk mesiu adalah bahan bakar yang baik, tetapi kurang cocok untuk menghancurkan batu atau benteng karena daya ledaknya yang rendah. Dengan mentransfer energi yang cukup (dari zat yang terbakar ke massa bola meriam, dan kemudian darinya ke target melalui amunisi tumbukan), pengebom pada akhirnya dapat membanjiri pertahanan musuh yang dibentengi.

Bubuk mesiu banyak digunakan untuk mengisi cangkang dan digunakan dalam proyek pertambangan dan teknik sipil hingga paruh kedua abad ke-19, ketika bahan peledak pertama diuji. Bubuk tidak lagi digunakan dalam senjata modern dan aplikasi industri karena efektivitasnya yang relatif rendah (dibandingkan dengan alternatif yang lebih baru seperti dinamit dan amonium nitrat atau bahan bakar minyak). Saat ini senjata api bubuk mesiu kebanyakan terbatas pada berburu, menembak sasaran.

Sumber panas kembang api

Komposisi piroteknik adalah perangkat yang didasarkan pada bahan yang mudah terbakar dengan penyala yang sesuai. Peran mereka adalah untuk menghasilkan jumlah panas yang terkontrol. Sumber piroteknik biasanya didasarkan pada pengoksidasi bahan bakar seperti termit (atau penghambat komposisi) dengan laju pembakaran rendah,keluaran panas tinggi pada suhu yang diinginkan dan sedikit atau tidak ada pembentukan gas.

Mereka dapat diaktifkan dengan beberapa cara. Korek api listrik dan tutup benturan adalah yang paling umum.

Sumber panas piroteknik sering digunakan untuk mengaktifkan baterai, yang berfungsi untuk melelehkan elektrolit. Ada dua jenis utama desain. Satu menggunakan strip sekering (mengandung barium kromat dan logam zirkonium bubuk dalam kertas keramik). Komposisi granulasi piroteknik termal berjalan di sepanjang tepinya untuk memulai pembakaran. Strip biasanya dimulai dengan penyala atau steker listrik menggunakan arus.

Desain kedua menggunakan lubang pusat di baterai tempat penyala listrik berenergi tinggi melepaskan campuran gas yang mudah terbakar dan lampu pijar. Desain dengan lubang tengah dapat secara signifikan mengurangi waktu aktivasi (puluhan milidetik). Sebagai perbandingan, kami mencatat bahwa di perangkat dengan strip tepi, indikator ini adalah ratusan milidetik.

Mengaktifkan baterai juga dapat dilakukan dengan primer benturan seperti senapan. Diinginkan bahwa sumber paparan tanpa gas. Biasanya, komposisi standar campuran piroteknik terdiri dari serbuk besi dan kalium perklorat. Dalam rasio berat, ini adalah 88/12, 86/14 dan 84/16. Semakin tinggi tingkat perklorat, semakin besar keluaran panas (nominal 200, 259 dan 297 kalori/gram). Ukuran dan ketebalan tablet besi-perklorat memiliki pengaruh yang kecil pada laju pembakaran, tetapi memang demikianefek pada kepadatan, komposisi, ukuran partikel dan dapat digunakan untuk menyesuaikan profil pelepasan panas yang diinginkan.

Komposisi lain yang digunakan adalah zirkonium dengan barium kromat. Campuran lain mengandung 46,67% titanium, 23,33% boron amorf, dan sekitar 30% barium kromat. Juga tersedia 45% tungsten, 40,5% barium kromat, 14,5% kalium perklorat, dan 1% vinil alkohol dan pengikat asetat.

Reaksi untuk membentuk komponen intermetalik dari komposisi piroteknik, seperti zirkonium dengan boron, dapat digunakan ketika operasi tanpa gas, perilaku non-higroskopis, dan kemandirian dari tekanan sekitar diinginkan.

Sumber panas

Ini bisa menjadi bagian langsung dari komposisi piroteknik, misalnya, dalam generator oksigen kimia, komponen seperti itu digunakan dengan oksidator berlebih. Panas yang dilepaskan selama pembakaran digunakan untuk dekomposisi termal. Sehubungan dengan pembakaran dingin, komposisi digunakan untuk menghasilkan asap berwarna atau untuk menyemprotkan aerosol seperti pestisida atau gas CS, memberikan panas sublimasi senyawa yang diinginkan.

Komponen penghambat fase dari komposisi, yang bersama-sama dengan produk pembakaran membentuk campuran dengan satu suhu transisi fase yang berbeda, dapat digunakan untuk menstabilkan tinggi nyala api.

Bahan

Komposisi kembang api biasanya merupakan campuran homogen kecilpartikel bahan bakar dan oksidator. Yang pertama mungkin biji-bijian atau serpih. Umumnya, semakin tinggi luas permukaan partikel, semakin tinggi laju reaksi dan pembakaran. Untuk beberapa tujuan, pengikat digunakan untuk mengubah bubuk menjadi bahan padat.

Bahan Bakar

Tipe tipikal didasarkan pada bubuk metalik atau metaloid. Komposisi dapat menunjukkan beberapa jenis bahan bakar yang berbeda. Beberapa juga dapat berfungsi sebagai pengikat.

Logam

Bahan bakar umum meliputi:

• Aluminium adalah bahan bakar yang paling umum di banyak kelas campuran, serta pengatur ketidakstabilan pembakaran. Nyala api suhu tinggi dengan partikel padat yang mengganggu penampilan pewarna, bereaksi dengan nitrat (kecuali amonium) untuk membentuk oksida nitrogen, amonia dan panas (reaksi lambat pada suhu kamar, tetapi hebat di atas 80 ° C, dapat menyala sendiri).
• Magnalium adalah paduan aluminium-magnesium yang lebih stabil dan lebih murah daripada logam tunggal. Kurang reaktif dibandingkan magnesium, tetapi lebih mudah terbakar daripada aluminium.
• Besi - membuat percikan emas, elemen yang umum digunakan.
• Baja adalah paduan besi dan karbon yang menghasilkan bunga api kuning-oranye bercabang.
• Zirkonium - Menghasilkan partikel panas yang berguna untuk campuran yang mudah terbakar, seperti inisiator standar NASA, dan untuk menekan ketidakstabilan pembakaran.
• Titanium - menghasilkan kembang api dan senyawa panas, meningkatkepekaan terhadap goncangan dan gesekan. Terkadang paduan Ti4Al6V digunakan yang menghasilkan percikan putih yang sedikit lebih terang. Bersama dengan kalium perklorat, digunakan dalam beberapa penyala piroteknik. Bubuk kasar menghasilkan bunga api biru-putih bercabang yang indah.
• Ferrotitanium adalah paduan besi-titanium yang menciptakan percikan api terang yang digunakan pada bintang piroteknik, roket, komet, dan air mancur.
• Ferrosilicon adalah zat besi-silikon yang digunakan dalam beberapa campuran, terkadang menggantikan kalsium silisida.
• Mangan - digunakan untuk mengontrol laju pembakaran, misalnya, dalam komposisi dengan penundaan.
• Zinc - digunakan dalam beberapa komposisi asap bersama dengan belerang, yang digunakan sebagai bahan bakar amatir untuk roket, serta bintang piroteknik. Sensitif terhadap kelembaban. Dapat menyala secara spontan. Jarang digunakan sebagai bahan bakar utama (kecuali komposisi asap), dapat digunakan sebagai komponen tambahan.
• Tembaga - digunakan sebagai pewarna biru dengan spesies lain.
• Kuningan adalah paduan seng dan tembaga yang digunakan dalam beberapa formula kembang api.
• Tungsten - digunakan untuk mengontrol dan memperlambat laju pembakaran komposisi.

Perlu dicatat bahwa berbahaya untuk membuat komposisi kembang api dengan tangan Anda sendiri.