Фейерверк

<час />

Фон

Фейерверк - это устройство, использующее горение или взрыв для создания визуального или слухового эффекта. Современная пиротехника также включает устройства, похожие на фейерверки, такие как ракеты, спички и даже твердотопливные ракетные ускорители, используемые в космических полетах.

Первыми предками фейерверков были бумажные или бамбуковые трубки, наполненные мелкозернистым древесным углем и серой, которые использовались в Китае две тысячи лет назад. При воспламенении эти трубки производили вспышку огня и дыма, но не взрывались. Настоящих фейерверков не существовало до тех пор, пока тысячу лет спустя в смесь не добавили селитру для создания черного пороха, первого химического взрывчатого вещества. Черный порох, вероятно, впервые был изготовлен в Китае, но некоторые ученые предполагают, что он, возможно, был изобретен арабами.

Китайцы использовали черный порох для огневых работ, сигналов и оружия, такого как бомбы и ракеты. Черный порох был завезен в Европу в 14 веке как взрывчатое вещество как для фейерверков, так и для огнестрельного оружия. К концу 17 века его применяли на горных и дорожных объектах. Черный порох использовался в качестве пороха до тех пор, пока он не был заменен нитроцеллюлозой в конце 19 века, и (в промышленных целях) на динамит в начале 20 века, но он все еще используется в пожарных работах.

Фейерверки в Китае превратились из простых петард в экстравагантные зрелища, свидетелями которых стали европейские исследователи в 16 веке. В Европе фейерверки начинались с военных взрывчатых веществ, приспособленных для празднования побед, и переросли в сложные постановки, разработанные итальянскими пиротехниками в 16, 17 и 18 веках. (Даже сегодня большинство крупных фейерверков в США управляются итальянско-американскими семьями.) Эти итальянские фейерверки обычно показывались на богато украшенных деревянных декорациях, которые часто плавали по водоемам, как для безопасности, так и для отражения света. красивые дисплеи. С другой стороны, немецкие фейерверки того времени обычно стреляли в воздух, как и сегодняшний фейерверк.

Хотя фейерверки итальянских мастеров были чрезвычайно сложными и впечатляющими произведениями искусства, технологии того времени ограничивали их цвет и яркость. В 19 веке введение алюминия и магния значительно увеличило яркость, в то время как разработка хлората калия французским химиком Клодом-Луи Бертолле (который пытался улучшить порох, используемый войсками Наполеона) позволил производить более интенсивные цвета.

Фейерверки пришли в Новый Свет вместе с первыми поселенцами и использовались для празднования Дня независимости, 4 июля, с самых первых дней существования Соединенных Штатов. В начале 20 века эти фейерверки стали больше, мощнее и опаснее. Между 1900 и 1930 годами более 4000 человек были убиты фейерверками. Федеральное правительство и правительства штатов начали регулировать использование фейерверков в 1930-х годах. Взрывчатые вещества классифицируются как класс A (опасные вещества, такие как динамит и тротил), класс B (фейерверки, используемые для профессиональных демонстраций) и класс C (небольшие фейерверки, предназначенные для частного использования). Фейерверки класса C не должны содержать более 50 миллиграммов взрывчатого вещества. В некоторых штатах разрешено использование всего класса C фейерверки, некоторые разрешают только "безопасные и разумные" фейерверки (фейерверки класса C, которые не двигаются и не отрываются от земли ), а в некоторых штатах, округах и городах запрещено частное использование всех фейерверков. Некоторые очень опасные фейерверки, такие как вишневые бомбы, М-80 и серебряные салюты, запрещены во всех штатах, но по-прежнему производятся и продаются нелегально. Большинство смертей и травм в результате фейерверков в Соединенных Штатах сегодня вызвано этими незаконными устройствами.

В то время как частное использование фейерверков строго ограничено, публичные демонстрации становятся все более и более сложными. Компьютеры используются для точного измерения времени фейерверков, поэтому их можно ставить в такт музыке. Лазеры иногда используются для создания уникальных визуальных эффектов. Сегодня фейерверки производятся и демонстрируются по всему миру, особенно в Европе, Латинской Америке, США и Японии.

Сырье

Современный фейерверк состоит из оболочки из пластика, папье-маше или плотной бумаги, окружающих отсеки, разделенные картоном. Небольшой отсек в основании снаряда содержит черный порох, который запускает фейерверк в небо из миномета, сделанного из железа, алюминий, пластик или плотный картон. В большем отсеке содержатся куски смеси химикатов, которые при нагревании выделяют свет и цвет. Эти куски известны как звезды. В американских и европейских фейерверках звезды смешиваются с черным порошком внутри цилиндрического отсека. Черный порошок взрывается, зажигая звезды и разнося их по небу. В азиатских фейерверках звезды окружают черный порох в сферическом отсеке, чтобы изображение выглядело более симметрично. Вместо черного пороха и звезд в отсеке может находиться порох, который дает внезапный яркий свет и громкий взрыв. Различные отсеки фейерверка прикреплены к запалам, сделанным из ниток, смешанных с крупинками пороха.

Черный порошок состоит из смеси соли петра (нитрата калия), древесного угля и серы в соотношении 75:15:10 по весу. Вспышка порошка состоит из смеси хлората калия или перхлората калия, серы и алюминия. Звезды состоят из топлива, которое горит для выделения тепла, красящего вещества, которое придает цвет при нагревании, и окислителя для сжигания топлива. Топливо может быть медленно горящим, например, древесным углем, декстрином (полученным из кукурузного крахмала) или красной камедью (секреция дерева) для получения тусклого, длительного отображения, или быстро горящим, например алюминий, магний или титан. для получения яркого и непродолжительного дисплея. Сахар можно использовать в качестве топлива для дыма. Красители включают алюминий, магний или титан (белый), углерод или железо (оранжевый), соединения натрия (желтый), соединения меди (синий), карбонат стронция (красный) и нитрат бария или хлорат бария (зеленый). Окислители - это высокореакционные кислородсодержащие соединения, такие как перхлорат калия или перхлорат аммония. Они также содержат хлор, который вступает в реакцию с соединениями меди, стронция и бария. красители для производства нестабильных хлоридов этих элементов, которые фактически обеспечивают цвет.

Производственный
процесс

Делаем звезды

• 1 Ингредиенты, используемые для приготовления звездочек, поставляются химическими компаниями и хранятся в бочках. Во время смешивания химикаты вычерпываются из бочек, взвешиваются и дважды просеиваются через латунные сита для удаления комков. (Используется латунь, потому что она не дает искр.) Просеянные порошки помещаются на большой лист бумаги и осторожно перемешиваются вручную. Порошки также можно смешивать во вращающемся барабане или стационарном контейнере с вращающимися лопастями. Эти устройства необходимо использовать с большой осторожностью, чтобы избежать выделения тепла из-за трения или захвата частиц порошка между движущимися частями.
• 2 Смешанный порошок помещается в бочки и переносится из камеры для смешивания в разделочную. С ним смешивается вода, чтобы получилось мягкое тесто. Комки теста выкладывают в большие деревянные формы, выложенные бумагой, в форме буханок хлеба. С помощью деревянного молотка тесто плотно укладывается в форму. (С влажным тестом манипулировать гораздо безопаснее, чем с сухим порошком.)
• 3 Буханки теста весом около 16 кг каждый раскладывают на верстаке, накрытом плотным картоном, посыпанным черным порошком. Хлеб нарезают в одном направлении, чтобы сформировать ломтики, а затем режут в другом направлении, чтобы сформировать кубики. Размеры игральных костей могут составлять от 0,06 до 2 дюймов (0,16-5 см). Черный порошок прилипает к влажным кубикам и помогает им гореть при зажигании фейерверка. Кубикам дают высохнуть на покрытых бумагой сетках.

Делаем перерывы

• 4 Высушенные кубики превратились в звезды. Их перемещают в упаковочную, где помещают в картонные контейнеры. В центр цилиндрической емкости помещают полую картонную трубку и аккуратно насыпают звездочки вокруг нее. Большой контейнер может вместить до 900 звезд (около 4,4 фунта [2 кг]). Когда контейнер наполняется, в полую трубку насыпают черный порошок и трубку снимают. Порошок заполняет промежутки между звездами и воспламеняет и рассеивает их. На заполненный контейнер надевается бумажный колпачок, который теперь называется «перерыв».
• 5 Разрыв оборачивается тяжелой нитью - процесс, известный как выброс. Шип делается путем привязки одного конца большой катушки к разрыву и наматывания на него струны. Когда разрыв полностью покрыт, шнур обрезается и завязывается. Некоторые изломы не имеют шипов, а сделаны вместо пластика или более тяжелого картона, чтобы выдержать нагрузку при запуске. В разрыв вставляется предохранитель с выдержкой времени (короткий, медленно горящий предохранитель, который заставляет разрыватель взорваться через определенное время после его запуска), и он оборачивается плотной бумагой. Обернутые фрагменты перемещаются в комнату для оклейки, где их оборачивают плотной пропитанной пастой бумагой, затем дают высохнуть около двух дней. Бумага затвердевает по мере высыхания пасты, образуя прочное и плотное уплотнение.
• 6 Некоторые перерывы, известные как салюты, заполнены порохом, а не звездами и черным порохом. Вспышка порошка смешивается почти так же, как химические вещества, используемые для создания звезд. Затем его разливают в картонные контейнеры, которые толще и прочнее других разрывов. Это позволяет создать большее давление до того, как разразится салют, что приведет к более громкому удару. Эти салюты затем наклеиваются и наклеиваются, как и другие брейки.

Изготовление ракушек

• 7 Сухие ломы перемещаются в цех отделки для сборки в корпуса. Самые простые гильзы состоят из небольшого отсека для черного пороха, совмещенного с одинарным разрывом. Азиатские раковины из-за своей сферической структуры всегда содержат только один излом. Поскольку американские и европейские снаряды имеют цилиндрическую форму, несколько разломов могут быть сложены вместе, так что снаряд будет отображать несколько очередей разного цвета при взрыве. Многозарядные снаряды обычно состоят из небольшого отсека с черным порохом, трех или четырех цветных разрывов и салюта. Некоторые большие снаряды содержат до 10 разломов, и, по крайней мере, один гигантский снаряд был сделан с 22 разломами. Снаряд собирается путем штабелирования компонентов вместе, присоединения пускового взрывателя (длинного, быстро горящего взрывателя, используемого для воспламенения черного пороха, запускающего фейерверк), обертывания их плотной бумагой и связывания упаковки веревкой. Готовый фейерверк маркируется и хранится до тех пор, пока он не понадобится.

Делаем небольшой фейерверк

• 8 Маленькие фейерверки, предназначенные для личного пользования, производятся почти так же, как и большие, но, как правило, они проще по конструкции и содержат гораздо меньше взрывчатых веществ. Небольшие фейерверки включают петарды (бумажные трубки с небольшим количеством взрывчатки), фонтаны (бумажные конусы, наполненные химикатами, которые выделяют цветные искры) и римские свечи (длинные бумажные трубки, наполненные небольшим количеством взрывчатого вещества, и несколько маленьких звезд, которые выстреливают одной из них). вовремя). Некоторые небольшие фейерверки вообще не содержат взрывчатых веществ и могут состоять из одного химического вещества, завернутого в бумагу или фольгу. Примеры включают дымовые шары (наполненные химическим веществом, выделяющим цветной дым) и змей (наполненные дихроматом аммония, который медленно горит и образует длинный след пепла). Бенгальские огни изготавливаются путем погружения металлической проволоки в суспензию, содержащую топливо, окислитель, краситель и алюминиевые гранулы, которые образуют искры.

Запуск фейерверка

• 9 Профессиональные фейерверки обычно запускают те же компании, которые их производят. Если будет использоваться набор элементов (наземный дисплей, который формирует изображение или слова с цветными вспышками, называемыми копьями), то формируемый рисунок набрасывается на миллиметровой бумаге и отправляется плотникам, которые строят деревянную раму с тонкими деревянными планками. в форме дизайна. Если фейерверк будет сопровождать музыка, время показа планируется в соответствии с темпом музыки.
• 10 За несколько часов до начала представления (или за несколько дней до начала представления, если представление очень масштабное) прибывает команда со всем необходимым оборудованием, включая огнетушители и аптечки. Минометы для запуска снарядов ставятся на свои места. Большие помещаются в вырытые в земле ямы или в стальные бочки с песком. Меньшие ступки кладут в деревянные стеллажи. Соответствующий снаряд для каждого миномета загружен на место. Собираются рамы для деталей набора, к планкам прикрепляются пики, к пикам прикрепляются предохранители. Когда начинается показ, пики и минометы зажигаются в нужное время либо длинными ручными ракетами, либо электрическими проводами, подключенными к центральному распределительному щиту. После шоу экипаж безопасно уничтожает все неразорвавшиеся неразорвавшиеся снаряды.

Контроль качества

Важнейшим фактором контроля качества при изготовлении фейерверков является безопасность. Фабрики фейерверков защищают от злоумышленников сетчатые заборы, колючая проволока, запертые ворота, стальные двери и замки с защитой от взлома. На этих заводах принимаются многочисленные меры предосторожности для предотвращения несчастных случаев.

Электричество - самая большая опасность. Одна маленькая искра может поджечь комнату, полную взрывчатки. Все электрические розетки находятся за пределами здания. Во избежание генерации статического электричества все рабочие должны носить одежду из 100% хлопка. Они касаются медной пластины перед тем, как войти в здание, чтобы снять статическое электричество, которое они могут нести. Эластичные ремни с проводами, тянущимися к графитовому полу, надеваются вокруг икры рабочих, чтобы отводить статическое электричество от заземляющих стержней, проложенных под зданием. Все работы останавливаются, и все рабочие покидают здание, если есть вероятность приближения грозы.

Используются многие другие меры безопасности. Все работы выполняются вручную, чтобы не допускать попадания машин, которые могут выделять тепло или искры. Зимой здания обогреваются горячей водой, а не горячим воздухом, что может вызвать взрыв. Здания небольшие, поэтому от выхода нет никого, кроме одного-двух шагов. У всех выходов есть двери, которые распахиваются при малейшем прикосновении. Взрывоопасные химические вещества никогда не смешиваются во влажном состоянии, поскольку при высыхании могут выделяться газы, которые могут воспламенить их.