Вплив технологічних параметрів та зовнішніх умов на швидкість розвитку процесу горіння піротехнічних металізованих сумішей на основі фторопластів
Анотація
Встановлено закономірності впливу технологічних параметрів (співвідношення та дисперсності компонентів, коефіцієнта ущільнення суміші, діаметра її зразка, коефіцієнта теплопровідності його оболонки) та зовнішніх умов (підвищені температури нагріву та зовнішні тиски) на швидкість розвитку процесу горіння ущільнених сумішей з металевих пальних, фторопластів і добавок органічних та неорганічних речовин. Знайдено концентраційні межі горіння сумішей, в яких процес їх горіння протікає стабільно та є стійким. Встановлено широкий клас органічних та неорганічних речовин, введення яких у вигляді невеликих добавок (до 10…13 %) у склад сумішей приводить до зменшення швидкості горіння та підвищення стійкості процесу їх горіння до зовнішніх впливів для різних діапазонів зміни технологічних параметрів сумішей. Виявлено також неорганічні речовини, добавки яких, навпаки, призводять до різкого зростання швидкості розвитку процесу горіння сумішей і зниження його стійкості, особливо в умовах підвищених температур нагріву та зовнішніх тисків. Вперше показано, що шляхом регулювання технологічних параметрів сумішей (співвідношення і природи компонентів, дисперсності металевих пальних, коефіцієнта ущільнення, діаметра зразків сумішей та коефіцієнта теплопровідності оболонок) на стадії їх виготовлення, не змінюючи тактико-технічні показники піротехнічних виробів на основі металізованих фторопластовмісних сумішей, за допомогою керованої зміни швидкості горіння сумішей (або часу дії виробів в умовах їх бойового застосування) можна попереджати нестійкі, вибухонебезпечні режими його розвитку в умовах зовнішніх термічних впливів, що призводять до передчасного пожежонебезпечного руйнування виробів
Ключові слова
пожежна безпека; піротехнічні суміші; органічні та неорганічні речовини; швидкість горіння; стійкість процесу горіння; зовнішні впливи
Використані джерела
[1] V. M. Fateev, Yu. P. Prykhodko, and L. I. Taborov, Pyrotechnics. Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 2017 [in Ukrainian].
[2] Report on research work "Study of trends and patterns of dynamics of the main indicators of fire statistics in Ukraine on a territorial basis". Kyiv: UkrNDICZ, 2018 [in Ukrainian].
[3] C. L. Mader, Numerical modeling of explosives and propellants. CRC Press, 2019.
[4] J. Bai, and L. Yang, "Study on ignition characteristics of pyrotechnics with different binders", Journal of Energetic Materials, no. 37 (6), pp. 714-728, 2019.
[5] X. Jia, X. Qi, and X. Zhang, "Ignition behavior and flame structure of multi-layered pyrotechnic systems containing nitrocellulose", Combustion Science and Technology, no. 193 (7), pp. 1354-1373, 2021.
[6] M. Niu, and Q. Wang, "Experimental investigation on the combustion characteristics of composite modified double-base propellant", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, no. 137 (1), pp. 329-336, 2019.
[7] Y. Xu, Y. Ma, and Q. Liu, "Characterization of energetic material burning rate using an improved laser shadowgraphy technique", Journal of Propulsion and Power, no. 34 (2), pp. 360-366. 2018
[8] V. Akkerman, and P. Penner, "Detonation performance of ammonium nitrate explosives", Propellants, Explosives, Pyrotechnics, no. 45 (4), pp. 546-556, 2020.
[9] Y. Fang, S. Wang, and Y. Zhang, "Combustion behavior of composite propellants containing Al/CuO and ammonium perchlorate", Combustion Science and Technology, no. 191 (9), pp. 1742-1757, 2019.
[10] O. S. Dibrova, O. V. Kyrychenko, R. B. Mo- trichuk, and V. A. Vashchenko, "Improvement of fire safety of pyrotechnic nitratemetal mixtures in the conditions of external thermal actions", Intenauka, no. 5/5799, 2020. [Online]. Available: http://www.internauka.com [in Ukrainian].
[11] O. S. Dibrova, O. V. Kyrychenko, R. B. Mo- trichuk, and V. A. Vashchenko, "Regularities of influence of technological parameters on fire safety of pyrotechnic nitrate-titanium mixtures in the conditions of external thermal actions", Intenauka, no. 5/5798, 2020. [Online]. Available: http://www.internauka.com [in Ukrainian].
[12] O. V. Kyrychenko, O. S. Dibrova, and R. B. Motrichuk, "Influence of technological parameters on the dependence of the rate of development of the combustion process of pyrotechnic mixtures", in Proc. XI Int. Sci. and Pract. Conf. Theory and practice of fire extinguishing and liquidation of emergency situations, Cherkasy: Cherkas. in-t pozhezhnoyi bezpeky im. Heroyiv Chornobylya, 2020 [in Ukrainian].
[13] V. M. Marych, V. V. Kovalyshyn, and Ya. B. Kyryliv, "Optimization of fire extinguishing powders for magnesium extinguishing", in Proc. Int. Sci. and Pract. Conf. Theory and practice of fire extinguishing and liquidation of emergency situations, Cherkasy, 2018 [in Ukrainian].
[14] V. V. Kovalyshyn, V. M. Marych, T. M. Voitovych, and B. M. Husar, "Use of environmentally friendly fire extinguishers", in Proc. Int. Sci. and Pract. Conf. Environmental safety as the basis of sustainable development of society. European experience and perspectives, DUBZD, 2018 [in Ukrainian].
[15] O. V. Kyrychenko, O. S. Dibrova, B. Motrichuk, О. С. Baranovskyi, and V. V. Tsybulin, "Determination of the content of high-temperature condensate in the combustion products of pyrotechnic nitratemetal mixtures at elevated external pressures", Nauka ta vyrobnytstvo: Interuniv. coll. of sci. papers, iss. 19, pp. 323-332, 2018 [in Ukrainian].
[16] V. V. Kovalyshyn, V. M. Marych, Y. M. Novitskyi, В. M. Gusar, V. V. Chemetskiy, and O. L. Mirus, "Improvement of a discharge nozzle damping attachment to suppress fires of class D", Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 5 (95), pp. 68-76, 2018.
[17] O. V. Kyrychenko, O. S. Dibrova, R. B. Mo- trichuk, V. A. Vashchenko, S. О. Kolinko, and V. V. Tsybulin, "Study of the influence of the strength of charges of pyrotechnic nitrate-metal mixtures on the fire safety of products based on them", Vísnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnologích- nogo uníversytetu, no. 3, pp. 56-67, 2019 [in Ukrainian].
[18] O. Dibrova, O. Kyrychenko, R. Motrychuk, M. Tomenko, and V. Melnyk, "Fire safety improvement of pyrotechnic nitrate-metal mixtures under external thermal conditions", Technology audit and production reserves, no. 1/1(51), рp. 44-49, 2020.
[19] R. B. Motrichuk, O. V. Kyrychenko, V. A. Vashchenko, S. O. Kolinko, T. I. Bu- tenko, Yu. P. Kyrychenko, and V. V. Tsybulin, "Regularities of influence of technological parameters and external factors on temperature and composition of combustion products of pyrotechnic nitratemetal mixtures", Vísnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnologíchnogo uníversytetu, no. 4, pp. 131-142, 2020 [in Ukrainian].
[20] Ye. Kyrychenko, "Study of the processes of external thermal shock effects on pyrotechnic metal oxide products under the conditions of a shot and flight", Zbirnyk naukovykh prats Cherkaskoho instytutu pozhezhnoyi bezpeky im. Heroyiv Chornobylya Natsionalnoho universytetu tsyvilnoho zakhystu Ukrayiny "Nadzvychayni sytuatsiyi: poperedzhennya ta likvidatsiya", vol. 5, no. 2, pp. 37-51, 2021 [in Ukrainian].
[21] Ye. P. Kyrychenko, V. V. Kovalyshyn, V. M. Gvozd, V. A. Vashchenko, S. O. Kolinko, and V. V. Tsybulin, "Study of the mechanism and development of a model of the development of the combustion process of pyrotechnic mixtures of metal fuel + metal oxide under external thermal effects", Vísnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnologíchnogo uníversytetu, no. 4, pp. 68-82, 2021 [in Ukrainian].
[22] Ye. Kyrychenko, V. Gvozd, V. Vashchenko, О. Kyrychenko, О. Dyadushenko, and V. Melnyk, "Patterns of influence of technological parameters and external factors on the ignition temperature and combustion time of magnesium and aluminum particles in the decomposition products of metal oxides", Tsyvilnyy zakhyst ta pozhezhna bezpeka, no. 2 (12), pp. 111-121, 2021 [in Ukrainian].
[23] Ye. Kyrychenko, "Investigation of ignition processes and the development of combustion of two-component pyrotechnic mixtures made of magnesium, aluminum and metal oxide powders at elevated heating temperatures and external pressures", Zbirnyk naukovykh prats Cherkaskoho instytutu pozhezhnoyi bezpeky im. Heroyiv Chornobylya Natsionalnoho universytetu tsyvilnoho zakhystu Ukrayiny "Nadzvychayni sytuatsiyi: poperedzhennya ta likvidatsiya", vol. 6, no. 1, pp. 29-42, 2022 [in Ukrainian].
[24] Ye. Kyrychenko, V. Gvozd, V. Vashchenko, О. Kyrychenko, and О. Dyadushenko, "Prevention of premature triggering of pyrotechnic products based on mixtures of magnesium, aluminum powders and metal oxides under conditions of external thermal effects", Tsyvilnyy zakhyst ta pozhezhna bezpeka, no. 2 (12), pp.122-130, 2022 [in Ukrainian].
[25] Ye. P. Kyrychenko, "Methodology for determining the critical values of the parameters of external thermal effects on pyrotechnic metal oxide products under operating conditions", Vísnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnologíchnogo uníversytetu, no. 2, pp. 53-63, 2022 [in Ukrainian].
[26] O. V. Kyrychenko, O. S. Dibrova, B. Motrichuk, V. A. Vashchenko, and S. O. Kolinko, "Investigation of ignition and combustion of particles of aluminum and magnesium alloys in the decomposition products of solid pyrotechnic fuels", Scientific Bulletin Civil Protection and Fire Safety, no. 2 (8), pp. 81-85, 2019