ЦВЕТНЫЕ ОБЛАКА И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Для сигнализации употребляются главным образом дымовые облака четырех цветов: красного, желтого, зеленого и синего (фиолетового).

Имеются указания о возможности применения для сигнализации и черного дыма, причем он дается или в качестве пятого сигнала или им заменяется один из указанных цветов (синий или зеленый). Хуже других, особенно на больших дистанциях, различаются между собой синий и зеленый дымы.

Основной недостаток дымовой сигнализации — зависимость четкости наблюдения дыма и надежности определения его цвета от метеорологических условий.

Качество наблюдения дымовых сигналов зависит от формы и размеров облака; яркости и цвета фона, на котором проектируется облако; высоты солнца над горизонтом и положения наблюдателя по отношению к солнцу и дымовому облаку; скорости ветра; состояния атмосферы (туман, дождь, снегопад).

Наилучшую видимость и различимость цвета дымовые облака имеют в ясную погоду при скорости ветра не более 2—3 м/с. При сильном ветре облако очень быстро рассеивается. Хуже всего цвет облака воспринимается в том случае, когда оно находится на прямой линии между солнцем и глазом наблюдателя (рис. 17.1); в таких условиях многие цветные облака кажутся почти белыми. Наоборот, когда солнце находится за спиной наблюдателя, цветное облако приобретает темную окраску.

Рис. 17.1. Зоны различных условий наблюдения цветных сигнальных дымов

Наиболее благоприятные условия для наблюдения имеются тогда, когда угол, образованный солнцем, дымовым облаком и глазом наблюдателя, составляет 45—135°.

Парашютные сигнальные изделия дают обычно цветную дымовую ленту. Лента эта быстро рассеивается токами воздуха, но через атмосферу из дымовой шашки поступают все новые и новые порции дыма.

В изделиях, не имеющих парашюта, дымообразование осуществляется почти .мгновенно; в воздухе образуется компактное облако, четкое наблюдение которого в зависимости от количества дымового состава и метеорологических условий возможно от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

Получение сигнальных дымов методом диспергирования осуществлялось распылением тонкоизмельченных минеральных красок при помощи взрывчатых веществ или пороха. В качестве красок употреблялись сурик, киноварь, синий ультрамарин.

Однако для получения удовлетворительного качества цветного облака расходовались слишком большие количества красящих веществ (1—2 кг). Цветной дым, полученный таким способом, весьма скоро рассеивался, так как частицы его размером 100—10 мкм быстро оседали.

Получение цветных дымов конденсационным методом при помощи химических реакций между неорганическими веществами также не дало удовлетворительных результатов.

Неплохие результаты были получены только для составов черного дыма; в этом случае использовались металлохлоридные смеси. Приведем рецепт одного из составов (в %):

гексахлорэтан (C2Cl6) .... 60

магний ..... 19

нафталин (или антрацен) .... 21

Эта смесь горит со скоростью ~4 мм/с и дает густой черный дым; смесь чувствительна к удару. Недостатки ее — быстрое улетучивание гексахлорэтана С2Сl6 и нафталина (C10H8), а также низкая температура плавления смеси (C2Cl6+C10H8), не превышающая 50—55° С. Поэтому оказалось целесообразным заменить нафталин антраценом.

Горение таких смесей должно протекать при свободном доступе воздуха, иначе нафталин или антрацен будут не сгорать, а возгоняться, и дым получится не черный, а серый.

Состав черного дыма, не содержащий С2С16 (в %):

хлорат калия . . 52% антрацен (технический) . . . . 48%

Особенностью этой смеси по сравнению с составами белых дымов является отсутствие в нем NH4C1 и большое содержание хлората калия; в этом случае температура горения смеси значительно выше и происходит уже не возгонка антрацена, а неполное его сгорание с выделением большого количества сажи.

Наилучшие по качеству сигнальные дымы всех цветов были получены при возгонке органических красителей.

В составах, содержащих окислитель, горючее и органический краситель, последний при горении смеси переходит в парообразное состояние и выталкивается газообразными продуктами реакции в атмосферу, где происходит конденсация его паров с образованием цветного дыма. Состав синего дыма такого типа состоит из следующих компонентов (в %):

хлорат калия . . 35 молочный сахар . 25 синтетический индиго ..... 40

КРАСИТЕЛИ

К органическим красителям предъявляются следующие требования:

1) они должны быстро возгоняться при 400—500° С;

2) возгонка их должна сопровождаться минимальным разложением красителя;

3) образовавшийся при конденсации их ларов дым должен иметь специфичную окраску (красную, желтую) и быть достаточно устойчивым в воздухе.

Быстрота возгонки красителя зависит от упругости его паров при высоких температурах, а также от теплоемкости и от скрытой теплоты возгонки красителей; краситель будет возгоняться тем быстрее, чем меньше тепла надо расходовать на его нагрев и сублимацию.

Быстрая возгонка необходима потому, что органические красители при длительном воздействии на них высокой температуры разлагаются. Качественное испытание красителя на термическую стойкость и способность к образованию окрашенных паров состоит в том, что 0,1—0,2 г на кончике ножа вносят в нагретый до 400—600° С фарфоровый тигелек. Если краситель образует окрашенные пары, значит, он является относительно термически стойким и следует провести испытания его в дымовых составах.

Наиболее термически стойкими являются красители, имеющие более простую химическую структуру. Вероятно, не следует применять красители с молекулярным весом, большим, чем 400— 450. Выяснено, что некоторые химические группировки в красителях препятствуют их переходу в парообразное состояние; к таким группировкам следует отнести:

1. Сульфогруппу R=SO3H или R=SO3=Me (Me — металл).

2. Группу R=0=Me.

3. Бензидиновую группировку, если она содержится в азокра-сителях.

Нежелательно наличие в молекуле красителя нескольких нитро- или нитрозогрупп, а также группы четырехзамещенного аммония (R4N)+ (119). Наоборот, желательно присутствие групп амино- (или -N(С2Н5)2), гидроокси-, алкокси-, хлоро- и бромо-производных.

Для 'получения цветных дымов используют азокрасители, ди-фенил- и трифенилметановые, тиазиновые, а также, судя по зарубежным соотношениям, аминоантрахиноновые и хинолиновые красители. Часто в составах цветных дымов применяют красители:

1. Аурамин—дым желтого цвета, используется с добавкой коричневого красителя хризоидина;

2. Жирооранж (бензолазобетанафтол) C16H12N2O. Молекулярный вес 248, не растворим в воде, дым оранжевого цвета.

3. Родамин Б. C27H31iN2O3Cl. Молекулярный вес 467, хорошо растворим в 'воде, малиново-красный дым.

4. Судан красный (2-анизидиназобетанафтол) C17H14N202. Молекулярный вес 278, температура плавления 180°, не растворим в воде, красный дым.

5. Метиленовая голубая и индиго, дым синего цвета. За рубежом для получения цветных дымов используют аминоантрахиноновые красители, например, 1-метиламиноантрахи-нон , молекулярный вес 252 (коммерческое наименование Duranol Red В) дающий при возгонке хороший дым красного цвета.

Для получения зеленого дыма, по данным [119], используется смесь красителей аурамина и 1,4-дипаратолуидиноантрахинона или смесь хинизарина зеленого (молекулярный вес 418, растворим в воде с сине-зеленым окрашиванием) с хинолином желтым (молекулярный вес 273, температура плавления 240°, не растворим в воде) в соотношении 65/35.

Следует заметить, что в литературе [118] имеются указания о токсичности и о возможной или действительной канцерогенности красителей: метиламиноантрахинона и аурамина, а также жиро-оранжа и Судана красного.