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1、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
2、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： KClO3 ：42；细A1粉：32；Sb2S3 ：26。 由于KClO3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
3、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KClO3混合极为敏感，在烟火药剂中忌用。故采用Sb2S3代替硫磺，可以降低感度，其作用与硫磺相似。 配方 KClO3 ：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： KClO4 ：5070；Al粉 ：2030；Sb2S3 ：525 也有用硫磺代替三硫化二锑的，但贮存安定性还是用Sb2S3 的产品好。 美军在军队训练时，用闪光声响剂
4、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KClO4-Al-Sb2S3混合物。 1975年，日本专利中提出闪光声响剂配方为： KClO4 ：45%；KNO3： 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KClO3，而以KClO4 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
5、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
6、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KClO3和KClO4为佳。但由于KClO3感度太高，不宜采用，因此，一般多采用KClO4。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
7、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 KClO4-苯甲酸钾啸声剂声输出 和燃速的关系,图8-2 给出KClO4-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2030、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
8、）,二、日本专利啸声剂配方： 苯甲酸钾2530、高氯酸钾6570； 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3228、高氯酸钾6470、酚醛树脂48。,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34、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
9、。,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,表
10、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KClO3、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KClO4-Sb2S3-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,
