烟火学原理 chapter8 声响

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,http:/,烟火学原理,第八章 烟火药的,声响,主讲 韦爱勇,E_mail,:,http:/,第八章 烟火药的,声响（一）,从本章起，我们将讨论烟火药的声、光、烟、热、动力、延期等效应及其应用。,我们知道，声音是由物体振动而产生的，无论是固体、液体或气体，发生剧烈地振动时都会发出声音。能产生振动发声的物体称作声源。,爆炸产生声响，这是由于炸点周围气体分子产生扰动发出的声效应。只要发生爆炸,(,物理的或化学的,),就会产生声响。,烟火药间断地、快速燃烧能使周围介质振动，会发声；烟火药快速燃烧，在一定条件下可以爆炸，产生声响。几乎所有的烟火药在燃烧时都伴随着发声，只是声音的强弱和音量的大小不同而已。,2,第八章 烟火药的,声响（二）,1,闪光声响,13,世纪就有人为了模拟雷鸣和闪电而制造出闪光声响剂。这种药剂以较小密度装填时,快速燃烧转爆燃,，能产生耀眼的闪光和爆炸声，装在烟花制品中就可以制成能模拟闪电雷鸣效果的娱乐品,冲天雷。通常这种药剂又称,雷子药。,闪光声响剂，一般配成零氧平衡，同时应具有较好的火焰感度。,闪光声响剂根据使用的氧化剂不同,分为氯酸钾系列和高氯酸钾系列。,3,1,闪光声响（二）,一、氯酸钾系列,典型配方有：,KClO,3,：,42,；细,A1,粉：,32,；,Sb,2,S,3,：,26,。,由于,KClO,3,和,Al,粉二元混合物的燃烧速度和燃烧热比较大，易产生火花现象，为此在药剂中应加入硫磺。这样一方面可增加亮度，另一方面所形成的硫化铝中间生成物，能促使铝燃尽，减少火花，从而提高效应。,但硫磺和,KClO,3,混合极为敏感，在烟火药剂中忌用。故采用,Sb,2,S,3,代替硫磺，可以降低感度，其作用与硫磺相似。,配方,KClO,3,：,3070%,；,Mg-Al,：,7030,有更好的效果，,它易引燃，点燃后会产生响亮的爆声和耀眼的闪光。,用于礼花弹中闪光声响效果极好。,但是，后来的安全事故使人们付出了代价。,4,1,闪光声响（三）,二、高氯酸钾系列,高氯酸钾较氯酸钾安全得多，典型的配方有：,KClO,4,：,5070,；,Al,粉 ：,2030,；,Sb,2,S,3,：,5,25,也有用硫磺代替三硫化二锑的，但贮存安定性还是用,Sb,2,S,3,的产品好。,美军在军队训练时，用闪光声响剂模拟机关枪射击声，它便是在一个废纸管内装,2.5,克,4,：,1,：,1,的,KClO,4,-Al-Sb,2,S,3,混合物。,1975,年，日本专利中提出闪光声响剂配方为：,KClO,4,：,45%,；,KNO,3,：,5,；苦味酸钾：,28,；水杨酸 ：,22,闪光声响剂可以模拟炮弹空爆、原子弹爆炸，地面爆炸以及制造各种烟火声响模拟器。,民品禁止用,KClO,3,，而以,KClO,4,代之。,5,第八章 烟火药的,声响（七）,2,啸声,将一种快速间歇燃烧的烟火药，以一定的方式装填于纸壳中，点燃后就能发出啸声。这种烟火药通常称为啸声剂。,啸声剂又称笛音剂、哨声剂，俗称叫声药。啸声剂燃烧与一般烟火药不同，它是一种不连续的间断快速燃烧过程。正因为如此，便造成一瞬间燃烧产生大量气体，一瞬间停止燃烧又不产生气体，,从而形成一伸一缩的振动，这振动就是啸声的声源。,当啸声剂装在纸管中燃烧时，这一振动又引起纸管内空气柱振动，产生共鸣，从而使人们听到如同笛音或哨声的声响。,6,2,啸声（二,）,啸声剂断续,燃烧机理,被认为是：燃烧被传递和反射的结果。,当药面点燃时，燃烧波便压向管的下部，然后从开口端反射出稀疏波，稀疏波冲击药面（反射时不改变波相，而变成凝聚波,),，致使药剂的晶体爆炸。如果药剂不是装在合适的管中，晶体的爆炸将无规则，而药剂燃烧产物将会从药面以均匀速度流出，不会产生明显的声响。,当药剂装入合适的共振管中时，由于受到压缩波和反射稀疏波交变的影响，火焰就会被迫在药面处进进出出，而且时时逼进药剂表面，促使新的一层晶体爆炸。如此反反复复，就呈现出断续燃烧现象。,7,2,啸声（三,）,啸声剂通常由氧化剂和含有苯环结构的有机金属化合物组成：为了提高啸声效果和改善吸湿性，也可以加入少量添加剂。啸声剂的氧化剂以,KClO,3,和,KClO,4,为佳。但由于,KClO,3,感度太高，不宜采用，因此，一般多采用,KClO,4,。带有苯环的许多有机化合物，都能在燃烧时发出啸声，常用的有苦味酸钾、水杨酸钠、没食子酸、苯甲酸钾和苯二甲酸二氢钾等。,啸声剂的燃烧不能借用空气中的氧，因此,配方应配成零氧平衡,。,啸声剂在外界作用下，能够受生迅速的放热反应，因此，,它具有较高的机械敏感度。,啸声剂的,音质效果与装填密度、燃烧速度、气体多少、气柱长短、管壳质量及其直径大小等因素密切相关。,图,8-1,表明燃速高，啸声频率也高。,8,9,图,8-2 KClO,4,-,苯甲酸钾啸声剂声输出,和燃速的关系,图,8-2,给出,KClO,4,-,苯甲酸钾啸声剂在化学计算配比时有最大声输出。,2,啸声（五,）,近十年来，国内外相继研制的啸声剂配方如下：,一、美国通用的几种啸声剂配方：,(1),高氯酸钾,2030,、苯甲酸钾,8070,；,(2),氯酸钾,20,30,、苯甲酸钾,8070,；,(3),高氯酸钾,72.5,(,或,62,、,67,),、水杨酸钾,27.5,(,或,37,、,28,)(,采用括号中配比时，则外加糊精,1,、石蜡,5,),；,(4)2,，,4,二硝基酚钾,30,、碱金属,70,；,10,2,啸声（六,）,二、日本专利啸声剂配方：,苯甲酸钾,25,30,、高氯酸钾,65,70,；,三、我国,1977,年推广使用的配方：,苯甲酸钠,30,、高氯酸钾,70,；,四、我国,1979,年研制的最新配方：,苯二甲酸氢钾,32,28,、高氯酸钾,64,70,、酚醛树脂,4,8,。,11,第八章 烟火药的,声响（十二）,3,鸟声,(,或嗡子声,),产生这种声响的药剂一般都是黑火药，其药剂配方为：,硝酸钾,7475,、硫磺,3,4,、麻杆炭,1623,将这种药剂装在纸管中，管两端堵上泥堵，管壁扎一侧孔,(,见图,8-3),，药剂被点燃后就会产生出鸟叫声或嗡子声。,鸟声和嗡声是由于药剂燃烧后产生气体从纸管侧孔中喷出，使管外空气受到振动，同时纸管在反作用力下旋转同空气摩擦而产生出声响。,12,图,8-3,鸟声,(,嗡子声,),制品,1,-,粘土；,2,-,黑火药；,3,-,喷气孔,第八章 烟火药的,声响（十三）,4,爆炮声响,爆炮声响的制品有：籽鞭和爆竹,(,二踢脚、双响,),、拉线炮、摔炮、击炮，礼炮、铁道警告雷等。,一、籽鞭和爆竹,(,双响,),这类制品极为广泛，所用药剂古时均为黑火药。由于黑火药吸湿和响脆率差，后来民间发展用氯酸钾做氧化剂的称之为白药的配方。（,现在的白火药,用,高氯酸钾，电光炮用高氯酸钾,）,近年来，人们研制出代替氯酸钾的安全新配方，并且,还研制出带香味,的鞭炮药配方。,13,第八章 烟火药的,声响（十四）,二、拉线炮,拉线炮是一种一拉就响的声响器。所用药剂实为拉发火帽中的摩擦剂，其配比如下：,14,序号,KClO,3,赤磷,硫,沉淀碳酸钙,(1),81,8,5.5,5.5,(2),68,12,9,11,(3),67,27,3,3,(4),78,12,10,表,8-1,拉线炮药剂配比,它的制造很简单。在封皮纸的一端抹上浆糊，将棉线折转两下放在封皮纸上，用软篾片粘取火柴头大的药滴，放在折转的棉线上,(,见图,8-4),，再把封皮纸翻转卷紧成园棒状。拉线炮生产目前大都手工操作。,第八章 烟火药的,声响（十五）,三、摔炮,摔炮在国外认为是有趣而无害的声响器。它是用香烟纸卷制，并拧成一个带尾巴的小球体。内装,0.008,克银化合物与,0.18,克碎沙石的混合物。当它被摔到硬地面上时，由于砂石与银化合物摩擦而产生急迅的爆炸声。,四、击炮,击炮通称发令纸，是体育竞赛和玩具手枪中长期流行的声响器。击炮所用药剂为摩擦剂。将少许摩擦剂,(,配成胶状,),滴在击炮纸上，阴干后再覆盖上涂有浆糊的纸，然后用软橡胶轮或布滚轮压紧粘牢即成。,生产击炮的纸张，要有一定的厚度和强度，以保证贮放和运输中的安全。,15,第八章 烟火药的,声响（十六）,五、礼炮,礼炮是,外交礼节上,为欢迎贵宾而鸣放的空包弹。其声响效应是由装入空包弹中黑火药速燃而产生的。,六、铁道警告雷,铁路上为警告机车司机面临紧急情况而使用的一种声响器。它是由,KClO,3,、,S,、砂,(50,与,100,目间,),和,白垩,混合物制成，用防潮纸包装，再装上铅或铝的搭接片，以便使用时固定在铁路上。警告雷药剂也有采用,KClO,4,-Sb,2,S,3,-S,配制而成的，配比为,6,：,5,：,1,或,12,：,9,：,3(,质量比,),。,白垩概述,矿物名称：白垩（,方解石,变种，英文为,chalk,）,16,