1. бенгальські свічки
2. хлопавки
3. петарди
4. фонтани
5. Що входить до складу піротехнічної суміші?
6. римські свічки
7. ракети
8. Висотні феєрверки

Відразу після святкування Нового року з шампанським він вибіг у двір з завбачливо купленими ракетами. Схопив найбільшу з них за дерев'яний «хвіст» і підпалив гніт. Ракета рвалася в небо, але він тримав її міцно. Скоро поруч з ним прогримів вибух ...

Це одна з тих історій, які можна почути в магазинах феєрверків. Так продавці привчають клієнтів до трепетного відношенню до піротехніки. Тим часом невеликих знань в цій області буде досить, щоб убезпечити себе і своїх знайомих від нещасних випадків. Ми вирішили дізнатися, як влаштовані різні типи феєрверкових виробів.

За форсовому іскріння можна дізнатися, який саме метал горить. Для заліза характерно безладне розкидання іскор. Алюміній (факел зліва) і магній (праворуч) горять впорядковано.

бенгальські свічки

З усіх можливих побутових піротехнічних виробів в нашій країні довгий час були доступні тільки бенгальські вогні і хлопавки. Мало хто здогадується, що бенгальськими свічки називаються по імені історичного регіону Бенгалії. (Ця область, населена переважно бенгальців, що говорять на бенгальською мовою, зараз розділена між Індією і Республікою Бангладеш.) За свідченнями істориків, саме тут в V-VI століттях нашої ери під час релігійних церемоній в храмах на жертовники спалахував і швидко згорав вогонь високої яскравості .

Властивості вогню викликали захоплення у віруючих. Для більшого ефекту священнослужителі, за сумісництвом піротехніки, займалися дослідницькою роботою. І до початку VIII століття, за свідченнями літописів, уже стали відомі склади кольорового вогню - жовтого, зеленого і блакитного, подовжився час його горіння. До всього іншого бенгальські свічки вже не тільки давали яскраве полум'я, а й горіли з характерним тріском. Ефект іскристого вогню досягався за рахунок додавання в піротехнічні склади залізної окалини, дробленого чавуну, а пізніше - порошку магнію. У якийсь момент історії такий склад стали наносити в кілька шарів на дерев'яні палички (потім на металевий дріт). Так що до нас бенгальські свічки дійшли практично в незмінному вигляді.

Піротехнічний склад бенгальських вогнів непростий і містить велику кількість компонентів: це зазвичай барій азотнокислий, залізний порошок, алюмінієва пудра, сажа, крейда, калієва селітра, крохмаль, фенолформальдегидная смола.

Кольоровий вогонь при горінні бенгальських сумішей виходить за рахунок речовин, що містять оксиди барію, стронцію, натрію та інших елементів, - в полум'ї вони випромінюють світло певної довжини хвилі у видимій області спектра. В ході хімічних реакцій виділяються шкідливі оксиди, тому кольорові бенгальські свічки слід застосовувати тільки на відкритому повітрі. Та й звичайні бенгальські вогні варто використовувати тільки в добре провітрюваних приміщеннях.

Не менш ефектні іскри дають залізо, сталь, алюміній, магній або цинк, що входять до складу бенгальських вогнів у вигляді порошків або дрібних тирси. Потік газу розкидає розжарені металеві пластівці в повітря із зони горіння, і, згораючи, вони перетворюються в оксиди. Викидання з полум'я незгорілих частинок металу називається форсовим іскрінням.

хлопавки

Чому при ривку за шнурок хлопавки лунає гучний хлопок? Все просто. Справа в тому, що корпус хлопавки складається з двох частин: верхня заповнена конфетті або серпантином, а в нижній знаходиться чутливий до тертя піротехнічний склад. При ривку він запалюється, відбувається невеликий вибух. Утворені продукти горіння створюють всередині корпусу високий тиск. В результаті захисний ковпачок хлопавки рветься і з нього під тиском вилітають конфетті.

Хоча хлопавки вважаються одними з найбільш безпечних феєрверків, виробники замість піротехнічних конструкцій випускають пневматичні, ще більш безпечні, - для дітей. У них замість піротехнічного складу застосовується стиснений газ. Правда, такі хлопавки помітно дорожче, але ціна компенсується великими розмірами.

петарди

Більшість фахівців вважає петарди самим нецікавим піротехнічним виробом. Тим часом в нашій країні вони користувалися величезним попитом з моменту своєї появи. І лише з часом інтерес до них впав. Адже все, що вони дають, - це гучний хлопок. На ринку зараз представлено два основних типи петард - ґнотові і з терочной поверхнею (вони підпалюють, як сірники). Ці види петард трохи відрізняються за своїм устроєм. У першому випадку вогонь кілька секунд проходить по гноті через товсту заглушку, потім досягає основного піротехнічного складу і підриває його. У моделях з терочной поверхнею основний склад відділений від тертковим воспламенителя медленногорящім складом. Деякі петарди перед бавовною можуть обертатися, розкидати іскри, злітати вгору - така можливість досягається за рахунок того, що між основним складом і медленногорящім встановлюється реактивний заряд, який проривається через пророблений в корпусі петарди сопло. Практично таким же чином влаштовані літаючі феєрверки, які можуть розкидати іскри, світитися різними кольорами і плескати, подібно петарду.

фонтани

Фонтани, які викидають на кілька метрів потік яскравих іскор, - одні з найбільш видовищних і безпечних феєрверків для застосування в межах міста. Те, якої висоти буде фонтан і колір, головним чином залежить від суміші, з якої зроблений горючий склад. Але впливає і конструкція пристрою. Наприклад, «вулкани» виготовляються у вигляді конуса: в процесі горіння площа палаючого складу зростає і відповідно зростає висота потоку іскр. У професійних піротехнічних шоу з фонтанів утворюють фігури, а спрацьовування фонтанів відбувається з допомогою електрозапальника по сигналу з пульта управління.

Що входить до складу піротехнічної суміші?

У піротехнічний склад входить кілька головних компонентів. Основа - паливо і окислювач. Горіння піротехнічного складу - це окислювально-відновна реакція, в якій окислення горючих компонентів йде паралельно з відновленням окислювачем. В суміші окислювача може і не бути. Але згоряння горючих речовин на повітрі відбувається повільніше, ніж за рахунок кисню окислювача. Тому суміші без окислювача піротехніки використовують рідко.
Досягти високої міцності складу тільки за рахунок високого тиску при пресуванні не завжди можливо і доцільно. Тому до складу вводять сполучні компоненти (цементатори), які забезпечують механічну міцність складу. Для досягнення необхідної швидкості реакції в складах присутні прискорювачі і сповільнювачі горіння, а флегматізатори забезпечують безпеку. Ці добавки зменшують чутливість складів до тертя або удару. Крім усього, в склади можуть входити компоненти, що повідомляють забарвлення полум'я, і ​​димоутворювальною речовини. Іноді одні й ті ж компоненти можуть виконувати відразу кілька функцій: наприклад, нітрат стронцію є окислювачем і одночасно повідомляє червоне забарвлення полум'я.

римські свічки

Кращими майстрами по влаштуванню феєрверків в XIV-XV століттях вважалися італійці. Саме вони перетворили феєрверк в особливий вид видовищного мистецтва. Ймовірно, вони і винайшли римську свічку. Про останній, втім, можна тільки здогадуватися: походження назви приховано за пеленою віків. Римська свічка, одне з найпопулярніших феєрверкових виробів у всьому світі, є довгою картонну трубку. Усередині вона заповнена шарами, що чергуються з медленногорящего піротехнічного складу, звездки з отвором всередині і пороху. Коли горіння доходить до пороху, палаюча звездки вистрілює вгору.

Деякі запускають римські свічки з рук, проте професіонали так робити не рекомендують. Якщо зруйнується картон або прорветься донна частина свічки, користувач отримає опіки. Тому свічку краще прив'язати до кілка або увіткнути в землю або щільний сніг на 2/3 довжини.

ракети

Останнім часом зими стають безсніжними, і якщо на Новий рік снігу немає, то професійні продавці піротехніки відмовляють клієнтів від придбання ракет. Проблема в паличці-стабілізаторі: в утрамбованном снігу її можна надійно укріпити, не створивши ракеті опору при зльоті. З звичайним грунтом такий фокус може не вийти. Або ракета буде укріплена недостатньо стійко, або її тяги може виявитися недостатньо для зльоту з грунту. Правда, в комплекті з великими ракетами останнім часом йде пластикова трубка. Її треба зміцнити в землі або в утрамбованном снігу і вставити в неї ракету - тоді правила безпеки будуть дотримані. Найчастіша помилка обивателів полягає в припущенні, що при зльоті ракета відділяється від стабілізатора. Тому деякі надійно зміцнюють ракету в землі, інші, що ще гірше, міцно тримають її за палицю під час запуску. Однак стабілізатор виконує строго певну роль: в польоті він зміщує центр тиску ракети (точку прикладання сил опору навколишнього середовища) як можна ближче до її хвостової частини і тим самим збільшує відстань від нього до центру мас ракети. Чим більша ця відстань, тим більше стійким, спрямованим і безпечним буде політ ракети. Сама ракета складається з двигуна і головної частини. Двигун піднімає ракету на висоту декількох десятків метрів, і там, в залежності від начинки, ракета викидає палаючі звездки або просто голосно грюкає.

Висотні феєрверки

Найкрасивіші салюти неможливі без висотних феєрверків. Вони вистрілюють вертикально вгору і розриваються у верхній точці польоту, створюючи різні ефекти. Зазвичай висотний феєрверк виглядає як куля з прикріпленим до нього циліндричним вибивним зарядом, але він може бути виконаний і в формі циліндра. Усередині кулі або циліндра знаходиться розривний заряд, оточений піротехнічними елементами (звездки, Швермер - невеликі ракети без стабілізаторів). Сповільнювач розраховується так, щоб у верхній точці польоту розривний заряд запалав і розкидав в різні боки піротехнічні елементи.

За словами піротехніків, найскладніше при створенні феєрверку - домогтися чистого красивого кольорового полум'я. Для формування потрібного кольору до складу піросмесі вводять спеціальні речовини, які забарвлюють полум'я і збільшують його яскравість. Фізика цього процесу не складна. Яскравість полум'я визначається присутністю в ньому твердих частинок - продуктів горіння - і ступенем їх напруження. Дуже яскраве полум'я можна отримати при спалюванні складів, що містять велику кількість порошків магнію або алюмінію. При горінні вони дають яскраве біле полум'я. Коли потрібно кольорове полум'я, все ускладнюється.

У піротехніці існує таке поняття, як чистота (насиченість) кольору. Воно обчислюється як відношення інтенсивності випромінювання заданого кольору полум'я до інтенсивності усього випромінювання у видимій частині світу і виражається у відсотках. Як показує практика, жовте полум'я можна отримати з насиченістю близько 100%, червоне і зелене - 97 і 86% відповідно. А, наприклад, синій вогонь має чистоту всього близько 30%.

Все це можна пояснити. Жовте забарвлення полум'я досягається при введенні до складу солей натрію. Випромінювання натрію настільки інтенсивно, що легко «перекриває» всі інші кольори в феєрверку. Це властивість було оцінено американськими військовими: в армії США піротехнічні склади з натрієм використовуються в нічних операціях для освітлення місцевості. Жовте забарвлення заснована на світінні атомів, інші ж кольору мають молекулярну природу. Таке освітлення більш «ніжне», ніж атомарному, і при високій температурі (понад 1500 ° С) колір полум'я може погіршуватися. Саме тому червоне полум'я, яке створюється на основі летючих сполук стронцію, може при певних умов ставати блідо-рожевим.

Зелений вогонь в полум'я створюють пари монохлориду барію - BaCl. Побічним продуктом в реакції при високій температурі є оксид барію BaO. Він має зеленувато-жовтий колір, і за рахунок цього насиченість кольору сильно падає.

Самим капризним піротехніки вважають синє полум'я. Воно утворюється на основі сполук міді. Синє забарвлення виникає тільки при температурі до 1000 ° C - коли температура вище, полум'я набуває зелене забарвлення. Тому при складанні суміші піротехніки прагнуть так підбирати компоненти, щоб у полум'ї не виникали побічні речовини з небажаним випромінюванням.

Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №1, Январь 2009 ).