Одиночный салют — трубка, на конце которой находится подставка-заглушка. Устройство изнутри: фестивальный шар , создающий эффект фейерверка, заряд и фитиль, который выходит наружу. Когда загорается фитиль, срабатывает выталкивающий заряд, благодаря которому шар вылетает из трубки. Пока шар набирает максимальную высоту, в нем сгорает замедлитель, и уже в небе инициируется основной заряд самого шара. Таким образом создается красивый эффект салюта.
Салютные батареи — это пиротехнические изделия, объединяющие определенное количество одиночных салютов. В одной батарее могут быть различные одиночные салюты — с разным калибром и разными визуальными эффектами. Поэтому батареи лучше всего подходят для организации праздничного фейерверка. Внутреннее устройство батареи аналогично устройству одиночного салюта, единственное отличие — количество салютов. Основные характеристики батареи: калибр и количество залпов. Калибр — это диаметр пусковой трубки, который измеряется в дюймах. Чем он больше, тем мощнее салют. Количество залпов равняется количеству одиночных салютов, входящих в батарею.
Перед тем, как запускать салютную батарею, обязательно внимательно осмотрите ее упаковку. Она должна быть целой, без разводов, заломов и следов механических повреждений. Батареи в порванных или помятых упаковках использовать не рекомендуется. Пиротехническое изделие, получившее повреждения, может либо не сработать вообще (в лучшем случае), либо сработать абсолютно непредсказуемым образом, что чревато серьезными последствиями. Безопаснее всего замочить такое изделие на сутки в воде, чтобы нейтрализовать горючую смесь, а затем утилизировать.
Запуск салютной батареи осуществляется следующим образом:
Римские свечи (на пиротехническом сленге - римки) на первый взгляд кажутся довольно простыми изделиями. На самом деле, конструкция римской свечи достаточно сложна. Римская свеча — это многослойная пусковая трубка, рассчитанная на несколько залпов. Для каждого залпа имеется 3 обязательных элемента. Рассмотрим данную конструкцию сверху вниз:
Зажженные римские свечи опасно держать в руках. Их всегда нужно закапывать в грунт или снег на половину высоты или же прикреплять скотчем к прочной палке или арматуре. Самое главное — надежно закреплять римские свечи.
Несмотря на то, что все ракеты имеют одинаковое устройство, они считаются наиболее интересным видом фейерверка. Каждая ракета имеет стабилизатор — предмет с тщательно выверенным весом и размерами. Стабилизатором может служить сам корпус ракеты или деревянная палка, на которую устанавливается заряд и двигатель. Под двигателем понимается плотная гильза с соплом, в которой находится пиротехнический состав в форме вогнутого конуса, увеличивающей площадь горения. Также у каждой ракеты есть замедлитель и заряд. Замедлитель прогорает по мере набора высоты ракетой, а затем инициируется заряд, который и создает визуальный эффект салюта.
Запомните, что ракеты со сломанными стабилизаторами использовать нельзя! Траектория полета таких ракет может оказаться совершенно непредсказуемой.
Основными химическими компонентами пиротехнического изделия являются: горючие вещества, окислители, цементаторы и флегматизаторы.
Для изготовления пиротехники используются самые разнообразные горючие вещества . Очень часто используют органические углеродсодержащие материалы, такие как сахар (дымовые гранаты) или древесный уголь. В составе других широко используемых горючих веществ содержится сера, кремний и бор. Принцип действия этих металлов таков: при окислении бора и кремния выделяется огромное количество тепловой энергии, а также образуется множество газообразных продуктов. Такие вещества применяются для поджога других составов в заданное время или во взрывателях замедленного действия.
Древнейшим используемым в пиротехнике материалом является порох . Классический порох состоит из селитры, древесного угля и серы; современные образцы имеют значительно более сложный состав. В фейерверках порох используется в качестве основного разрывающего элемента.
Окислители - это вещества, которые могут отдавать кислород при повышенной температуре: хлораты, перхлораты, нитраты, сульфаты, перманганаты и т.д.
Цементаторы используются для уплотнения пиротехнических составов, т.к. вся продается в прессованном виде.
Флегматизаторы - примеси, добавляемые к взрывчатым веществам для снижения их чуствительности к внешним воздействиям, таким, как повышенная температура, ударные, сдавливающие нагрузки и проч. Таким образом, фейерверк активируется только в задуманных его создателями условиях (после подожжения фитиля).
Также в состав пиротехники входят химически активные металлы . Горение данных металлов происходит при очень высоких температурах, при этом они испускают яркий свет. Химически активные металлы стали применяться при изготовлении фейерверков только в девятнадцатом веке и с их приходом зрелищность салютов увеличилась. Для создания разных цветов свечения пироэлементов применяются соли различных металлов, например для желтого - натрий, для синего - медь, для оранжевого - кальций и т.д.
Проход на территорию контролируется строго: пиротехника далеко не исчерпывается праздничными шоу, и фейерверки в ФНПЦ «НИИ прикладной химии» изготавливают на тех же линиях, на которых идет производство светошумовых гранат для полиции, противоградовых зарядов для МЧС, дымных завес для военных. Пиротехнический заряд похож на артиллерийский: десятки отдельных компонентов измельчаются, смешиваются и прессуются в «звездки» — таблетки из горючей смеси, инертного наполнителя и цветопламенных добавок. Их покрывают воспламенительным составом и вместе с разрывным зарядом помещают в пластиковый или картонный шар, снабженный вышибным зарядом для взлета.
Каждый состав, с которым работают машины и станки, предварительно испытывается на взрывоопасность при ударе, трении и других воздействиях. В соответствии с этой оценкой организуется процесс производства, включая количества замешиваемых веществ. Поэтому даже случайное воспламенение одного компонента не создаст угрозы полномасштабного взрыва: жизнь на пороховой бочке требует относиться к безопасности с полной серьезностью.
Для получения синего и голубого традиционно используют соли меди. Желтый цвет дает горение натрия, зеленый — бария. Фиолетового цвета можно добиться, смешав соли меди и стронция.
Перед тем как запустить линию, персонал покидает цех и запирает бронированные двери. Толстые стены готовы выдержать удар, а одна из них — или крыша — сооружается ослабленной и в случае взрыва даст его энергии высвободиться в безопасном направлении. Такие меры позволяют работать со всеми классами пиротехники, которых по действующему сегодня ГОСТу Р 51270−99 выделяется пять, в зависимости от потенциальной опасности. Каким бы ни было желание «бахнуть» что-нибудь помощнее, пиротехника третьего класса — это максимум, доступный в продаже. Изделия четвертого и пятого классов используются только силовиками или аттестованными специалистами, а их применение напоминает военную операцию.
Профессиональные салюты, к которым мы привыкли на праздниках, запускаются из мортир, чаще всего стекловолоконных и рассчитанных на определенное количество запусков, но иногда и металлических. Подготовка орудия к выстрелу — задача не самая сложная, но если представление продолжается десятки минут и требует тысяч залпов, понадобятся многие часы работы. Поэтому мастера стараются использовать фейерверочные системы с электронным управлением и мобильными мортирами на колесных платформах. Комплексы, которые создает работающая в том же Сергиевом Посаде компания «Пиро-Росс», позволяют подготовиться заранее, а приехав на место, развернуть все необходимое для долгого салюта всего за полчаса.
Самый мощный калибр из арсенала НИИПХ — 310-миллиметровый. Масса такого снаряда составляет около 18 кг, а номер калибра приблизительно соответствует высоте его подъема. Сценаристы, готовящие салют, варьируют использование разнокалиберных зарядов, создавая целые световые полотна. Одни, взрываясь, разбрасывают огненные вспышки равномерной сферой, другие разлетаются кольцами: все определяется тем, как именно заложены пиротехнические таблетки. Точно скоординировав время их сгорания с высотой подъема снаряда, можно изобразить в воздухе даже сердце, хотя в целом управляемости в полете нет: огонь ближе не к артиллерийской стрельбе, а к минометной. Добиться определенной стабилизации снаряда можно, однако это сделает каждый залп слишком дорогим удовольствием. По словам разработчика из НИИПХ Дмитрия Киселева, ни одно из средств управления полетом — от перьевых стабилизаторов и дистанционных радиовзрывателей до использования беспилотников — пока что в пиротехнике себя не оправдывает.
Огонь ведут пиротехнические мортиры калибрами 60, 75, 105, 195 и 310 мм, а также не так давно появившиеся 125 и 150-миллиметровые.
Традиция устраивать фейерверки пошла из Китая, хотя делать их разноцветными научились лишь итальянские мастера Возрождения, которые стали смешивать порох с металлической крошкой. В основе составы в пиротехнических «звездках» остались прежними до сих пор: порох (селитра, древесный уголь и сера в пропорции 75:15:10), инертное связующее (например, производное крахмала — декстрин), окислитель (нитраты, перхлораты) и комбинация металлических солей (меди, стронция, магния и т. д.).
Серебристое и белое свечение создают алюминий, магний или титан, светящиеся особенно ярко. Алюминий к тому же горит с эффектным снопом искр.
Горение превращает металлы в плазму, которая излучает фотоны характерной длины волны. Смешивая разные соединения, можно добиваться почти любого нужного оттенка, а используя более энергоемкие заменители пороха — создавать высокую температуру и усиливать их яркость. Впрочем, важен баланс: слишком разогретые металлы уже не будут давать выраженных цветов. Особенно заметна эта тонкость для синего, который получают на основе соединений меди, чувствительных к температуре. Поэтому синие цвета салютов смотрятся не так ярко, как, скажем, оранжевый, а химики продолжают искать оптимальные смеси для получения «настоящего синего».
Традиционный взрывной заряд состоял из дымного пороха. Сегодня часто используются более мощные и не такие дымные взрывчатые вещества, такие как разработанный в НИИПХ «состав 3547».
Еще актуальнее проблема снижения дымности: это позволяет сократить время между отдельными залпами и сделать салют более эффектным. Дым остается востребован лишь в довольно экзотической области дневных фейерверков, хотя в большинстве своем они не идут ни в какое сравнение с традиционными, рассчитанными на темное ночное небо. На дневном ярко-голубом фоне многие цвета смотрятся далеко не так эффектно, тем более что создавать их приходится не огнями, а окрашенным дымом, который выбрасывают пиротехнические заряды на высоте — примерно так, как это делается при постановке дымовых завес.
Горение окиси висмута дает громкий треск, а свиста добиваются горением состава, выделяющего большое количество газа, который вырывается через узкую трубку.
С тех пор как получение нужного оттенка перестало быть проблемой, все большее внимание уделяется побочным форсовым эффектам — трассовым следам, которые оставляют динамические элементы, заложенные в пиротехнический заряд. «Сегодня используются комбинации, позволяющие создавать и мерцающий хвост-глиттер, и «парчу» легких, медленно оседающих искр, которой любят заканчивать салюты, — говорит Дмитрий Киселев. — Разновидностей «форсов» тысячи». Востребованы и малошумные салюты, более безопасные для птиц и людей. Громкость пиротехники нередко превышает 150 децибел, вполне способных повредить слух. И хотя полностью бесшумным взрыв быть не может, приемлемыми считаются те, что не создают грохота выше безопасного уровня.
Впрочем, даже тихими салютами специалиста не удивишь, и для Дмитрия Киселева самым запоминающимся стало шоу, показанное на фестивале фейерверков в 2015 году, когда итальянские мастера использовали плавучие пиротехнические элементы. «Вспышки отражались в воде, это было особенно красиво, — объясняет Дмитрий. — Мы изготовили несколько опытных образцов, но пока заказов не было, до испытаний дело не дошло».
Испытания, похоже, можно указывать среди бонусов для соискателей этой работы: салюты здесь запускают бесплатно, регулярно, часто — первыми в мире. «Каждая партия проходит проверку, кроме того, испытываются образцы», — объясняет Дмитрий Киселев. Сам же он куда больше ценит в своей работе разнообразие. После успешного использования осадковызывающих патронов против лесных пожаров это направление стало высоко востребованным, и химики НИИПХ ищут для них более эффективные составы. Разрабатываются продукты даже для рыболовов: разбросав вокруг косяка рыбы светошумовые заряды, его можно легче загнать в сети. Пиротехника далеко не исчерпывается праздничными шоу.
Большая часть праздников в России традиционно сопровождается салютом. И не важно, свадьба это или День Победы, который отмечается на государственном уровне, фейерверки разной сложности украшают небо по любому поводу. Но как взрыв превращается в искусство?
10 12 2015
00:56
Красивая картинка в небе создаётся при помощи двух составляющих – непосредственно снарядов и пусковых установок.
Общая схема устройства заряда салюта выглядит следующим образом: оболочка, порох, включения элементов для создания изображения, заряд и фитиль. Рассмотрим подробнее. Заранее оговорюсь, что описанным ниже образом изготавливается большинство, но отнюдь не все фейерверки, так что технология может меняться.
Изготовление фейерверка начинается с корпуса. В последнее время в качестве материала для него чаще всего используют пластик. К нижней части корпуса приклеивают главный шнур, по которому будет проходить искра к заряду.
В центре будущего салюта расположен отсек, который заполняют порошковой взрывчаткой – именно она будет обеспечивать первый уровень взрыва. После заполнения отделение запечатывают, чтобы его содержимое не смешивалось с внешним слоем. В последний засыпаются так называемые звёзды – взрывчатка с содержанием магния (даёт белую вспышку), медными солями (синий цвет), древесным углем (оранжевый) и другими добавками для создания разноцветных искр в небе. Для большего эффекта к мелкодисперсной взрывчатке добавляют так называемые «кометы» - небольшие заряды с другим визуальным эффектом. Вся эта гремучая смесь засыпается строго рассчитанным количеством пороха.
Если фейерверк задумывается как сложное, например, двухкомпонентное шоу, то количество отсеков увеличивается. Между ними устанавливают амортизатор из гофрированного картона, который необходим для создания задержки между взрывами. Второй, равно как и все последующие отсеки, заполняются аналогичным образом (в соответствии с пожеланиями заказчика).
В одном снаряде располагаются несколько различных отсеков, которые отделяют разные зоны заряда друг от друга. Это необходимо для того, чтобы создавать ступенчатые вспышки. В итоге получается вытянутая по одной из осей «бомба», к которой сверху приклеивается крышка из того же пластика, что и весь остальной корпус.
Готовый снаряд оборачивается бумагой, а также дополняется небольшим пакетиком с порохом, который будет служить подъёмным зарядом. К нему присоединён шнур, поджигаемый при запуске фейерверка. Этикетка с международной цветовой маркировкой помогает определить размер заряда, а надписи на ней – используемые компоненты, определяющие внешний вид взрыва. Зачастую для безопасности транспортировки снаряд поставляют сразу с пусковой трубой (если это позволяет их размер).
Работа порохом проходит с соблюдением максимальной техники безопасности. Во избежание появления статических разрядов сотрудники линии сборки постоянно носят тонкие резиновые перчатки, дабы избежать детонации взрывчатых веществ.
Может показаться, что это – всё, что требуется для того, чтобы раскрасить небо разными цветами, но салют не поднимется в воздух без соответствующего устройства запуска. И если разделять шоу на этапы, то первый из двух хлопков представляет собой именно звук залпа.
Устройства запуска можно условно разделить на несколько типов. Первый из них самый простой – пусковая труба. Как следует из названия, это полый цилиндр, покрытый несколькими слоями изоляции и защиты для многократного использования. Чаще всего используется для запуска нескольких маленьких снарядов, разделённых замедлителем – чаще всего фитилём, который принимает на себя запал, горит некоторое время и только после этого отправляет команду «старт» следующему заряду. Такие фейерверки обычно летят невысоко (на уровне или немного выше уровня дома) и продаются в розничных магазинах салютов для населения по причине дешевизны изготовления.
Более сложной конструкцией являются салютные батареи. Они также встречаются в магазинах, но устроены несколько сложнее – в них отдельные заряды соединены между собой особым образом, что позволяет комбинировать их для создания определённых эффектов в небе.
Такой тип фейерверков, как ракеты, не требует специальных устройств для запуска. Однако крупным зарядам требуется задать правильное направление. Это делается при помощи двух элементов – стабилизаторов и всё той же пусковой трубы. Чем стабильнее летит ракета, тем меньше вероятность ущерба для близлежащих объектов.
Отличие профессиональных устройств от «бытовых» - надёжность и масштаб. Те фейерверки, которые мы видим во время крупных государственных праздников, запускаются с помощью пушек. При этом их конструкция вполне может быть аналогична (но не идентична, конечно же) тем же пусковым трубам и батареям, но при этом в качестве материала для неё используется сталь или чугун. Размер таких пусковых установок тоже впечатляет – они больше похожи на зенитки, или системы залпового огня (которыми, с некоторой натяжкой, и являются).
Мы завершили путешествие внутрь салюта и теперь знаем, как выглядит изнутри технология создания ярких и красочных небесных картин. Всем новогоднего настроения!
Дмитрий Потапкин, специально для Обзор.press.
По определению салюты и фейерверки представляют горючие взрывные устройства для производства света, цветного пламени разных красок, искр, дыма или громкого шума в виде взрывов. Пиротехника используется для сигнализации или чаще, в рамках празднования и визуальных развлечений.
Сегодня индустрия фейерверков красок представляет большой бизнес с более чем 1 млрд долларов при продажах в год. Крупнейшим потребителем является компания Дисней, который почти каждую ночь организовывает фестиваль фейерверков показывая работу пиротехнических устройств в каждом из своих тематических парков.
Восходят к Китаю во втором веке до нашей эры, как старейшая и простейшая форма ракеты. Известно, что китайцы изобретатели порох, который был использован для стимулирования ранней ракеты в виде летающих фейерверков для большей высоты и расстояния. В то время как китайцы использовали свои ракеты для церемониальных показов, в мире их уже использовали как оружие.
С 16-го века такого типа ракеты больше не использовались для военных целей, однако, их использование для пиротехнических причин увеличивалось. Итальянцы ученые изобрели воздушные снаряды с очередями золотых и серебряных искр. Немецкий ученый Конрад Хаас изобрел многоступенчатую ракету которая использовалась и для подъема салютов на большие высоты. с примением многостепенчатости стала выглядеть эффектнее.
В 1777 году первый американский день независимости ознаменовал фестиваль фейерверков, через год после подписания Декларации независимости и традиция никогда не прекращалась.
К 1830 году благодаря передовой науке итальянская пиротехника стала лучшей, создав красный, зеленый, синий и желтый цветные эффекты.
Сейчас много различных салютов и фейерверков, наиболее распространенными называются: пион, хризантема, диадема, мульти-брейк, салют, римские свечи, серебрянная ладья, торт. Каждый тип оболочки производит свой собственный уникальный визуальный эффект.
Причина, почему так много салютов и фейерверков названы в честь цветущих растений, потому что они начинаются как бы из семени или оболочки.
Оболочка содержит ингредиенты, необходимые для визуального отображения. Внутри типичный салют представляет собой трубку, полную взрывчатых химических веществ, которые производит эффекты и цвета для этого показа. Химические вещества, начиненные вовнутрь трубы включает свободный порох и концентрированные взрывающиеся шарики, которые пиротехники называют “звезды”. Когда звезды взрываются это то, что мы видим, освещая небо. Внутри центра оболочки сосредоточен разрывной заряд, который соединен с плавким предохранителем, который зажигает пиротехнику.
Состав салюта: черный порох, смесь древесного угля, серы и селитры (старое название азотнокислого калия) или бездымный порох, например, нитроцеллюлоза.
Цвета в фейерверках исходят из широкого спектра металлических соединений – особенно металлических солей. Например, поваренная соль используемая каждый день один из видов соли (хлорид натрия), в химии «соль» означает любое соединение, которое содержит металлические и неметаллические атомы. Эти соединения дают огромный ассортимент цветов.
Наиболее важным компонентом фейерверков является, конечно, взрывчатая смесь. Она была обнаружена случайно китайскими алхимиками, которых в действительности больше волновало открытие эликсир жизни. Они обнаружили, что сочетание мёда, серы и селитры (нитрат калия) вдруг воспламенялось при нагревании.
К сочетанию серы и нитрата калия позднее присоединили уголь вместо мёда. Современный порох имеет селитру, древесный уголь и серу по весу в соотношении 75:15:10. Это соотношение остается неизменным с 1781 года.
Сжигание черного порошка не происходит как одной реакции и поэтому продукция может быть достаточно сложной. Ближе всего к представительной уравнение для процесса показан ниже, с углем, ссылается его эмпирическая формула:
6KNO 3 + C 7 H 4 O + 2S → K 2 CO 3 + K2*4 + K 2 S + 4CO 2 + 2CO + 2 2 O + 3N 2
Вариацией размера пороха и количеством влаги можно значительно увеличить время горения для целей пиротехники.
«Звезды», содержащиеся в составе пиротехники содержат металлический порошок или соли, которые дают фейерверк красок. Часто в порошок добавляется порох для оказания помощи в зажигании. Тепло, выделяемое при реакции горения переводят электроны в атомах металлов к более высоким уровням энергии. Эти возбужденные состояния нестабильны, поэтому электрон быстро возвращается к своей энергии (или основному состоянию), испуская избыток энергии как фейерверк красок. Различные металлы будут иметь другой энергетический зазор между нормальным и возбужденным состоянием, приводит к выбросам различных цветов. По этой же причине различные металлы дают различные краски, что позволяет различать их между ними.
Цвета, излучаемые различными металлами дают разнообразный фейерверк красок .
Некоторые металлы, присутствующие в соединениях имеют важное значение, но некоторые соединения неустойчивы. Некоторые цвета также трудно производить. Содержащие соединения меди, как правило, нестабильны при более высоких температурах и если достигают этих температур то распадаются не достигнув голубой окраски. По этой причине часто говорят, что оценить салюты и фейерверки на качество можно по наличию голубого цвета. Фиолетовый также довольно трудно производить, так как он предполагает использование вызывающих синий соединений в сочетании с красным цветом.
Создание салютов и фейерверков является сложной задачей, требующей значительного искусства и применения науки физическая химия.
