Pyrotechnischer Initiator - Pyrotechnic initiator
Ein pyrotechnischer Zünder (auch Zünder oder Zünder ) ist eine Vorrichtung, die eine pyrotechnische Zusammensetzung enthält, die hauptsächlich zum Zünden anderer, schwieriger zu entzündender Materialien wie Thermiten , Gasgeneratoren und Festbrennstoffraketen verwendet wird . Der Name wird oft auch für die Kompositionen selbst verwendet.
Pyrotechnische Initiatoren werden oft elektrisch gesteuert (sogenannte elektropyrotechnische Initiatoren ), zB mit einem beheizten Brückendraht oder einem Brückenwiderstand . Sie sind Sprengkapseln oder anderen Zündern etwas ähnlich, unterscheiden sich jedoch darin, dass keine Stoßwelle erzeugt werden soll. Ein Beispiel für einen solchen pyrotechnischen Zünder ist ein elektrisches Streichholz .
Komposition
Das verwendete energetische Material, oft als Pyrogen bezeichnet , ist normalerweise eine pyrotechnische Zusammensetzung aus einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel, wobei der Brennstoff eine erhebliche Menge heißer Partikel erzeugt, die die Zündung des gewünschten Materials bewirken/fördern.
Initiatorzusammensetzungen sind Flash-Pulvern ähnlich, unterscheiden sich jedoch in der Brenngeschwindigkeit, da eine Explosion nicht beabsichtigt ist, und weisen eine absichtlich hohe Produktion von heißen Partikeln auf. Sie sind auch tendenziell leichter zu entzünden als Thermiten , mit denen sie auch Ähnlichkeiten haben.
Häufig verwendete Oxidationsmittel sind Kaliumperchlorat und Kaliumnitrat . Übliche verwendete Brennstoffe sind Titan , Titan(II)-Hydrid , Zirkonium , Zirkoniumhydrid und Bor . Die Größe der Brennstoffpartikel wird bestimmt, um heiße Partikel mit der erforderlichen Brenndauer zu erzeugen.
Exotischere Materialien können verwendet werden, zB Carborane .
Für spezielle Anwendungen können pyrophore Zünder verwendet werden, die bei Kontakt mit Luft in Flammen aufgehen. Triethylboran /TEA-TEB wurde als Zünder für die Lockheed SR-71- Triebwerke, das Rocketdyne F-1- Triebwerk auf der ersten Stufe des Saturn V, das RD-180- Triebwerk von NPO Energomash in der ersten Stufe des Atlas V verwendet, und die Merlin- Engine von SpaceX, die auf der ersten Stufe des Falcon 9 verwendet wurde.
Gemeinsame Kompositionen
Metalloxidationsmittel
ZPP
Einer der gebräuchlichsten Initiatoren ist ZPP oder Zirkonium – Kaliumperchlorat – eine Mischung aus metallischem Zirkonium und Kaliumperchlorat. Es ist auch als NASA Standard Initiator bekannt . Es führt zu einem schnellen Druckanstieg, erzeugt wenig Gas, emittiert beim Zünden heiße Partikel, ist thermisch stabil, hat eine lange Haltbarkeit und ist unter Vakuum stabil. Es ist empfindlich gegenüber statischer Elektrizität .
BPN
Eine weitere übliche Zündformel ist BPN , BKNO3 oder Bor – Kaliumnitrat , eine Mischung aus 25 Gewichtsprozent Bor und 75 % Kaliumnitrat . Es wird zB von der NASA verwendet . Es ist thermisch stabil, vakuumstabil und seine Brenngeschwindigkeit ist druckunabhängig.
Im Vergleich zu Schwarzpulver brennt BPN deutlich heißer und hinterlässt mehr feste Rückstände, daher wird Schwarzpulver für Mehrwegsysteme bevorzugt.
Die hohe Temperatur von BPN macht es für Anwendungen geeignet, bei denen eine schnelle und reproduzierbare Zündung entscheidend ist, zB für Airbags , Raketentriebwerke und Täuschkörper . Es ist jedoch relativ teuer.
BPN kann auch als Bestandteil von Feststoffraketentreibstoffen verwendet werden .
BPN kann mit einem Laser gezündet werden. Zur Zündung im Vakuum kann ein Halbleiterlaser mit mindestens 0,4 Watt Leistung verwendet werden.
Andere
Andere Mischungen angetroffen werden Aluminium - Kaliumperchlorat und Titan - Aluminium-Kaliumperchlorat.
Metallhydrid-Oxidationsmittel
Metallhydrid- Oxidationsmittel-Gemische ersetzen das Metall durch sein entsprechendes Hydrid . Sie sind im Allgemeinen sicherer zu handhaben als die entsprechenden Metalloxidationsmittel-Zusammensetzungen. Beim Verbrennen setzen sie auch Wasserstoff frei , der als Sekundärbrennstoff fungieren kann. Zirconiumhydrid, Titanhydrid und Borhydrid werden üblicherweise verwendet.
ZHPP
ZHPP ( Zirkoniumhydrid – Kaliumperchlorat ) ist eine Variante von ZPP, die Zirkoniumhydrid anstelle von reinem Zirkonium verwendet. Es ist wesentlich sicherer in der Handhabung als ZPP.
THPP
THPP (Titanium Hydride Kaliumperchlorat) ist ein Gemisch aus Titan(II)-Hydrid und Kaliumperchlorat. Es ist vergleichbar mit ZHPP. Wie ZHPP ist es sicherer in der Handhabung als Titan-Kalium-Perchlorat.
Intermetallische Verbindungen
Die Bildung einer intermetallischen Verbindung kann eine stark exotherme Reaktion sein, die als Initiator verwendbar ist.
Titan-Bor
Titan - Bor Zusammensetzung ist einer der heißesten pyrotechnische Reaktionen im allgemeinen Sprachgebrauch. Es ist fester Zustand, gaslos. Es kann als pyrotechnischer Zünder oder zum Erhitzen von eingeschlossenem Gas verwendet werden, um mechanische Arbeit zu verrichten.
Nickel-Aluminium
Nickel - Aluminium - Laminate können als elektrisch initiierte pyrotechnische Initiatoren verwendet werden. NanoFoil ist ein solches Material, das im Handel erhältlich ist.
Palladium-Aluminium
Palladium -clad Aluminiumdrähte können eingesetzt werden , Sicherungsdraht, bekannt als Pyrofuze . Die Reaktion wird durch Wärme initiiert, die typischerweise durch einen elektrischen Stromimpuls geliefert wird. Die Reaktion beginnt bei 600 °C, dem Schmelzpunkt von Aluminium, und verläuft heftig bis zu einer Temperatur von 2200–2800 °C. Die Reaktion erfordert keine Anwesenheit von Sauerstoff und der Draht wird verbraucht.
Pyrofuze gibt es als Massivdraht mit unterschiedlichen Durchmessern (von 0,002" bis 0,02"), als geflochtener Draht, als Band, als Folie und als Granulat. Palladium, Platin oder mit 5% Ruthenium legiertes Palladium können zusammen mit Aluminium verwendet werden. Pyrofuze- Brückendrähte können in Zündkapseln und elektrischen Streichhölzern verwendet werden . Pyrofuze-Folien können zB zum Abdichten von diversen Spendern oder Feuerlöschanlagen verwendet werden. Eine Palladium-Magnesium-Zusammensetzung kann ebenfalls verwendet werden, ist jedoch nicht im Handel erhältlich oder nicht mindestens so verbreitet.
Andere
BNCP
BNCP , ( cis- Bis-(5-nitrotetrazolato)tetramincobalt(III)perchlorat ) ist ein weiteres übliches Initiatormaterial. Es ist relativ unempfindlich. Es durchläuft einen Übergang von Deflagration zu Detonation in relativ kurzer Entfernung, was seine Verwendung in Zündern ermöglicht . Seine Verbrennungsnebenprodukte sind von relativ geringer Umweltbelastung. Es kann mit einer Laserdiode gezündet werden .
Bleiazid
Bleiazid (Pb(N 3 ) 2 oder PbN 6 ) wird gelegentlich in pyrotechnischen Zündern verwendet.
Andere
Andere wärmeempfindliche Materialien können ebenfalls verwendet werden, zB HMTD , Tetrazen-Sprengstoff , Blei-Mononitro-Resorcinate, Blei-Dinitro-Resorcinate und Blei-Trinitro-Resorcinate.