什么是耀斑?耀斑的工作原理?


你和一個非常有經驗的水手朋友一起乘船,當他開始感到不適時, 然后倒在甲板上昏倒。你知道的還不夠多 自己駕駛船,甚至如何操作 收音機,但那里 船上有一些照明彈和說明,向您展示如何射擊 他們。你可以看到遠處還有其他船,所以 你認為值得一試。你發射照明彈,它就會射出 天空,熾熱的紅色高高在上。然后你發射第二個確定。 幾分鐘之內,船只向你駛來,你松了一口氣;你知道幫助正在路上。
感謝上天 耀斑,在海上挽救了無數生命。 它們是非常簡單的信號設備,類似于 煙火, 但它們旨在傳達更直接的信息 在緊急情況下。你有沒有想過它們是由什么制成的以及它們是如何工作的?讓我們以 仔細看看!
什么是耀斑?
火炬是一種裝滿爆炸性化學物質的管子,燃燒非常明亮或散發出來 吸煙,通常用于在緊急情況下引起注意。 兩種主要類型是 手持式照明彈 (在地面上操作)和 火箭 耀斑 (向空中發射)。
手持式照明彈
手持式照明彈也有兩種。 信號彈 當你拿著它們時,用明亮的紅光燃燒,而 煙霧彈 (也稱為煙霧信號)被設計成握在手中,放在地上, 或落入海中,散發出巨大的彩色(通常是橙色或紅色)煙霧。 像這樣的耀斑通常在大約5公里(3英里)外可見,持續30秒 到幾分鐘。由于煙霧不產生光,因此煙霧照明彈僅在白天有用。

照片:手持照明彈:左:一名飛行員在生存訓練期間手持信號彈。請注意,他戴著手套,以防止耀斑散發的熱量。 攝影:Morgan R. Lipinski 美國空軍. 右圖:圖中,放置在地面上的煙霧彈罐正被用來在搜救生存演習中向直升機發出部隊陣地信號。你可以看到左下角的耀斑(它是橙色末端的白色管子)。照片由Brandt Smith提供,由美國空軍,美國海軍和 維基共享資源.
火箭耀斑
火箭耀斑足夠明亮,可以在白天或晚上工作。 它們通常在高空中發射,因此可以從更大的地方看到它們。 比手持照明彈的距離(在良好的能見度下可達 40 公里/25 英里左右)。 最簡單的就像煙花,有兩個 “階段”(單獨的爆炸物燃燒部分),并且完全是 自成一體。你把它們打在底座上(或把它們撞在地上) 或船的甲板)敲擊爆炸性打擊帽。這 觸發第一階段,推動耀斑的內部 在空中停留幾秒鐘。在這一點上,當火箭有 達到大約100米(300英尺)左右的高度,第二階段 點燃,耀斑以強烈的紅色或橙色光爆炸。 一些耀斑釋放出紅星。

照片:火箭耀斑像這樣包裝在鋁罐中。 作者:Joshua Wayne LeGrand,由美國海軍和 維基共享資源.
另一種火箭耀斑是從專門設計的火箭發射的 信號槍 或 非常手槍.這些耀斑是 鋁 管子約 3 厘米(略高于一英寸)英寸 直徑和 30 厘米(12 英寸)左右的長度。當它們被發射時,它們會迅速射擊到大約 300米(1000英尺)。在這一點上,他們爆炸了一聲巨響并釋放出一個 明亮燃燒的耀斑懸掛在一個小火炬上 降落傘 漂移得很 緩慢向下,最大限度地延長時間 明顯。
非常手槍以美國海軍軍官愛德華·維(Edward Very)的名字命名,他被認為是1877年發明的。關于這個想法是否真的是由另一位海軍軍官亨利·H·科斯頓(Henry H. Coston)構思的,存在一些爭議,他收到了 幾個月后,他獲得了類似的專利,但由于自己的軍事職責而無法盡早申請。Very在1877年的專利中描述了一種相當簡單的信號盒,底部裝有粉末裝藥,然后在上面包裝了一些化學物質,“這些材料會導致它以任何所需顏色的火焰燃燒”。 它被設計成翱翔到大約90米(300英尺)的高度,因此可以從至少5公里(3英里)外看到它。科斯頓的專利(在下面的框中說明)要復雜得多,描述了一種可以按特定順序發射多種顏色的彈藥筒, 從而發出各種不同的代碼信號。

照片:像這樣的信號槍是第二次世界大戰中飛機人員的標準生存設備,還有折疊式救生艇, “湄西”救生員,手電筒,海洋染料和其他有用的零碎物品。 照片由美國農場安全管理局/戰爭信息辦公室約翰·科利爾于 1943 年拍攝,由 美國國會圖書館印刷和照片部.
信號槍的工作原理
信號槍發射裝有彩色化學品的彈藥筒。 這兩幅插圖是專利藝術品 第二次世界大戰型號的信號槍,由約翰·R·史密斯于1942年發明 哈靈頓和理查森 公司并于1944年獲得專利,亨利·科斯頓(Henry Coston)更早(1877年)的火炬彈。
槍
如您所見,槍本身看起來很像普通的手槍,基本操作也非常相似:

作品:來自 美國專利#2,356,709:信號槍 作者:John R. Smith,1942年,由美國專利商標局提供。
扳機:與傳統槍一樣,您只需將手指向后拉即可釋放錘子。
錘子:圍繞中心銷旋轉。它之所以被稱為錘子,是因為它的工作原理:就像傳統的錘子將釘子釘入木頭一樣,它使用相對較大的質量向前推到相對較小的質量(擊針)上,因此它可以放大力。
擊針:擊中照明彈的背面并使其爆炸并射入槍管。
槍管:信號槍不需要像傳統槍支那樣射擊(它們發射更大的彈丸,不需要將它們發射這么遠,也不需要射得那么準確),而且它們通常有一個光滑的槍管,而不是你在傳統槍上找到的膛線(凹槽)槍管(旋轉子彈并使它們更準確地射擊)。火炬槍管也比傳統槍管寬;換句話說,口徑(槍管的內徑)更大。典型的信號槍口徑為26-30毫米(大約一英寸),比.22步槍(~5.5-5.7毫米)寬約5倍。
抽殼機構:槍管可以旋轉進行裝載/卸載。
主彈簧:儲存能量,將錘子推向擊針。
墨盒
科斯頓的彈藥筒有多層火藥(藍色),中央保險絲(黃色),中間燃燒的各種化學物質,使顏色為綠色(標記為D,底部),白色(F,中心)和紅色(H,頂部),以及一些不可燃層(F和G)之間保持信號分離。
從下面科斯頓的圖片中可以看出,三個彩色信號分別發射,將編碼信息炸向天空。

作品:來自 美國專利:197,339:信號盒的改進 亨利·科斯頓,1877年,由美國專利商標局提供。
這是一個比愛德華·維的彈藥筒更復雜的設計,后者只包含一個粉末裝藥,并且只足以發射一種顏色的化學物質。
耀斑是什么顏色...為什么呢?

照片:硝酸鍶是一種化學物質,使遇險耀斑具有獨特的紅橙色。照片由Joshua Wayne LeGrand提供,由美國海軍和 維基共享資源.
紅色和橙色耀斑總是表示遇險,如果你看到一個,你需要 下手. 白色耀斑的工作方式相同,但通常設計用于在夜間照亮某個區域 (例如,如果有人落水)或防止即將發生的碰撞 海(通過向另一艘船指示一艘船或一艘船的位置);他們通常不會 表示危險。
是什么讓火炬火變成紅色或橙色?就像煙花一樣,里面的化學物質是 特別選擇,使耀斑燃燒明亮并具有特定的顏色。耀斑的主要成分包括 硝酸鍶 (提供顏色 - 它燃燒著鮮紅色或橙紅色的火焰), 高氯酸鉀 (一種強大的氧化劑,使鍶迅速燃燒),以及 鎂 (燃燒非常明亮)。 不幸的是,高氯酸鹽(含氯)不是很環保,所以像美國海軍這樣的組織 一直在努力開發使用銅的無高氯酸鹽火炬 (使綠色)和聚氯乙烯(增強顏色)。

照片:從船甲板發射照明彈。作者:Joshua Wayne LeGrand 由美國海軍提供 和 維基共享資源.
有沒有比耀斑更安全的替代品?
正如我們剛剛發現的那樣,耀斑可以追溯到1870年代 - 以及 自那時以來的一個半世紀里,使用火箭推進的煙火沒有太大變化。 盡管海岸警衛隊的規定仍然要求您在世界許多地方攜帶火箭耀斑, 您可能想探索一些更簡單、更安全的手持照明彈替代品 (或部署為備份)。

藝術品:“電子照明彈”有時被稱為電子視覺遇險信號裝置或eVDSD,看起來很像手電筒。頂部的360°透鏡內裝有LED,下方有一個浮選室(以防您將其掉入海中),底部有一個防水電池倉。
有許多LED型遇險燈會點燃 在天空的整個180度跨度上幾公里/英里的強光束,通常用于任何東西 從6-12小時。大多數可以發射快速的閃光脈沖,而有些會發出信號 在 SOS 模式中也是如此,或者相反。搜索電子/閃電/激光耀斑 (或者使用官方術語:電子視覺遇險信號設備,eVDSD),你會發現 一個不錯的選擇。在本文上次更新時(2021 年 1 月), 有幾個競爭對手的LED裝置滿足了美國海岸警衛隊對夜間視覺的要求 遇險信號:天狼星信號SOS C-1001(由Weems & Plath分發)和Orion SOS信標定位器。 Sirus閃爍長達60小時,可以看到長達19公里(10海里)。
警告!

空軍醫務人員練習發射救援信號彈,作為其生存訓練的一部分。 照片由Efrain Gonzalez提供,由美國空軍提供。
耀斑是隨身攜帶的好東西,但請記住,它們將被使用 僅在緊急情況下. 它們旨在讓您擺脫危險,但具有諷刺意味的是,它們本身就是 非常危險:它們含有爆炸性化學物質,如果以錯誤的方式釋放,它們會造成嚴重的傷害和火災。在某些州或國家,信號槍被視為槍支,法律可能禁止或限制其使用。如果您打算攜帶耀斑,請務必在使用它們之前熟悉它們的工作原理。仔細閱讀標簽,遵循任何安全指南,并且不要將它們存放的時間超過包裝上所說的時間。如果您有舊的、過期的照明彈,請不要將其點燃:請咨詢您當地的消防部門或海岸警衛隊,了解如何安全處理它們。請務必了解您所在國家或地區使用耀斑的任何規則、法律或信號約定。
責任編輯:David
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