Общие сведения об изготовлении фейерверков

Изготовление фейерверков несложно, но требует известной аккуратности, внимательности, кропотливости, а главное — осторожности. В процессе составления разных смесей для изготовления фейерверков приходится иметь дело в большинстве случаев с огнеопасными и даже взрывчатыми веществами.

В иных случаях достаточно сотрясения или несильного удара, чтобы вызвать воспламенение или взрыв смеси, а с ними и пожар всего помещения, поэтому необходимо хорошо усвоить хотя бы следующие основные правила, предохраняющие от несчастных случаев.

1. В жилом или деревянном помещении ни в коем случае нельзя в большом количестве хранить порох, бертолетову соль и другие взрывчатые вещества.

2.  Составы рекомендуется изготовлять в нежилом помещении. Если это невозможно, изготовление составов нужно вести в отдельной комнате, причем по окончании работы остатки веществ (порох, серу, селитру, уголь и пр. вынести из комнаты в обычное место их хранения (нежилое и обязательно каменное, с земляным полом). В рабочей комнате не должно быть запасов составов или готовых изделий.

3. Набивку гильз приготовленными составами рекомендуется вести также в отдельном помещении и ни в коем случае не там, где хранятся основные вещества.

4. Если набивка гильз производится в той комнате, где изготовляются составы, то необходимо стол с приготовленными составами совершенно изолирован от рабочего стола, на котором набиваются гильзы, так как естественное при набивке гильз сотрясение может вызвать воспламенение или взрыв составе». Для этой цели лучше всего устроить подвесную полку для смешивания составов.

5.  Ни в коем случае не следует в сухом виде прессовать или растирать взрывчатые составы, в особенности содержащие бертолетову соль и сернистую сурьму.  В случае необходимости состав должен быть предварительно смочен спиртом и превращен в жидковатую или тестообразную массу.

6. Если во время работы просыпается на пол какой-либо взрывчатый состав то работу нужно прекратить и тщательно собрать просыпанное и бросить в воду Нужно следить, чтобы у работающих ноги не были обуты в сапоги с железными гвоздями. Лучше всего работающим пользоваться мягкими туфлями и пол время от времени спрыскивать водой.

7. Соли меди, мышьяка и ртути — очень ядовиты, и при истирании в порошок нужно с ними быть осторожными. Полезно растирание этих солей производить на открытом воздухе, дераж у носа и рта носовой платок.

По характеру горения фейерверки разделяются на четыре группы.

Одни фейерверки дают красивый сильный свет со спокойным сильно окрашенным цветным пламенем; они называются пламенными фейерверками и служат большей частью для освещения живых картин, зданий, декораций, шествий, гуляний, апофеозов, а также нередко используются для оттенков тех или иных фигурных фейерверков, сжигаемых на празднествах.

Пламенные фейерверки могут давать огонь непосредственно из гильзы (бенгальские огни, фонтаны, форсы и пр.), но могут давать пламя и на известной высоте (ракеты, римские свечи и др.).

Другие фейерверки дают эффектный сноп искр и называются искристыми (бриллиантовые иглы, пчелиные рои, солнце, огненные колеса и пр.). Искристые фейерверки представляют собой смесь тонкого пороха с крупными угольными, металлическими, деревянными или фарфоровыми опилками, выбрасываемыми из гильз на воздух во время сжигания фейерверка в виде раскаленных искр. Так, например, угольные опилки дают обыкновенные искры; чугунные опилки, получаемые при отточке и сверлении чугуна, дают красивые белые снопы искр; стальные опилки придают искрам красноватый оттенок, медные — зеленоватый и т.д.

Третьи фейерверки рассчитаны на шумовые эффекты (марсов огонь, пушечный выстрел, шлаги, бураки, шутихи и т.д.).

К четвертой группе фейерверков относятся комбинированные сложные фейерверки, которые составлены либо из комбинаций пламенных и искристых фейерверков (сложные римские свечи, сложные колеса, китайское солнце и т.д.), либо из комбинации с шумовыми фейерверками (швермеры и т.д.). Сжигание этих фейерверков может происходить различным образом: быстро, медленно и толчками. В таких фейерверках искристые эффекты перемежаются с пламенными и шумовыми. Путь искр в них также весьма разнообразен, образуя различные фигуры.

По своим типовым свойствам различают комнатные фейерверки (при горении не образующие ядовитых газов и сжигаемые в закрытых помещениях), фейерверки, сжигаемые на открытом воздухе, и водяные фейерверки.

Готовый сложный фейерверк состоит из толстостенной гильзы, набитой смесью разных составов, чередующихся в известном порядке и соединенных между собой стопинами, передающими в известном порядке зажигательный огонь составам, включенным в гильзу. Простой пламенный фейерверк состоит из тонкостенной гильзы, наполненной составом. Таким образом, всякий пиротехник, помимо рецептуры всевозможных фейерверочных составов и смесей, должен уметь готовить гильзы, стопины, зажигательные свечи и фитили. Кроме того, полезно иметь под руками соответствующим образом подготовленный пиротехнический порох. Переходим к изложению деталей указанной подсобной работы.

Изготовление  фейерверочных  гильз

В пиротехническом производстве правильное изготовление гильз и умелое использование их для различных сортов фейерверков имеет существенное значение. Дело в том, что у сложных фигурных фейерверков стенки гильз должны быть достаточно прочными. Искристые фейерверки образуют при горении большое количество газов, давление которых на стенки гильзы бывает довольно значительным. Фигурные же фейерверки, вращающиеся вокруг своей оси или выбрасываемые на значительную высоту, построены с расчетом на известное сопротивление стенок гильзы. Чем прочнее изготовлена гильза и чем правильнее ее калибр (отношение длины гильзы к ее внутреннему поперечному сечении применен к данному роду фейерверка, тем удачнее и эффектнее происходит сжигание данного фейерверка. Для фигурных фейерверков длина гильзы и её поперечное сечение играют известную роль, влияющую на доброкачественность готового продукта, причем очень часто неудача зависит от нехорошо сделанное и неправильно примененной гильзы. Сложные, фигурные, искристые, шумовые фейерверки и сильные составы требуют применения толстостенных гильзы Такие гильзы не горят во время сжигания фейерверка. Толщина стенок в данном случае должна быть равной примерно одной трети внутреннего диаметра гильзы Обычно для искристых фейерверков применяют гильзы с внутренним диаметром от 15 до 25 мм, но бывают меньшие размеры и, очень редко, большие. Для ракет и других фейерверков в соответствующих разделах приводим точный расчет длины стенок и поперечного сечения гильз.

Для слабых составов и для пламенных фейерверков употребляются тонко стенные гильзы.  В  таких гильзах толщина стенок делается примерно в 1/6 внутреннего диаметра гильзы. Эти гильзы сгорают вместе с пламенными составами, и нужно обратить внимание на то, чтобы горение гильзы не отражалось на цветных оттенках фейерверочного пламени.



Гильзу приготавливают накатыванием бумаги на деревянный цилиндрический стержень, называемый навойником (рис. 32). Стержни вытачиваются из дуба или другого плотного и хорошо просушенного дерева и гладко отполировываются. Таких стержней приготавливают несколько и разного диаметра, соответственно калибрам гильз (например, 10, 12, 15, 20 и 25 мм). Затем берут соответственной ширины полоски бумаги (пергаментной, или желтой упаковочной или, наконец, хорошей проклеенной бумаги —писчей и т.д.) и накатывают ее на стержень.  Бумагу перед накаткой рекомендуется погрузить в раствор фосфорнокислого или сернокислого аммония или квасцов либо в разведенное растворимое стекло (см. ниже об огнестойких составах для пропитывания гильз); после погружения вынуть и дать хорошо просохнуть.  Приготовленную таким путем бумагу накатывают (на гладком стекле) на стержень до тех пор, пока не получится требуемая толщина стенок (расчет длины и ширины полосок бумаги делается предварительно). Во время накатки бумаги первый оборот покрывают тончайшим слоем какого-либо клеющего вещества (можно применять вареный мучной клейстер, смешанный с клеем. При склеивании обращают внимание на то, чтобы бумага не приклеилась к стержню и чтобы был хорошо склеен внутренний шов гильзы. Точно так же закрепляют последний оборот гильзы после накатки. Накатку ведут либо ладонью, плотно прижимая ее к стержню, либо, что еще лучше, небольшой гладильной доской. При накатке нужно внимательно проследить за тем, чтобы первый оборот был сделан правильно,  так как в противном случае вся полоска бумаги ляжет уступами к одному концу. Накатку нужно производить тщательно и крепко, для чего приделывают к навойнику ручку и после накатки всей полоски бумаги, идущей на гильзу, навойник с накатанной на нем гильзой помещают между двумя досками со специальным желобком так, чтобы можно было вращать ручку навойника.  Вращение производят в сторону, противоположную накатке, так, чтобы накатанная бумага стягивалась плотнее.

Когда накатка закончена, гильзу снимают со стержня, причем для облегчения снятия стержень посыпают предварительно тальком.

После накатки гильзу обрезают с обоих концов ножом на цилиндрической болванке, подгоняя к требуемой длине, а затем затягивают, перевязывают с одного конца веревкой с таким расчетом, чтобы осталось узкое отверстие для зажигательного фитиля, для чего во время затяжки пользуются соответствующей болванкой, на одном конце которой в середине заколочен гвоздь без шляпки или тонкий стерженек. После затяжки и перевязки болванку с гильзой переворачивают затянутой шейкой вниз таким образом, чтобы торчащий из болванки гвоздь вошел в специально устроенное на рабочем станке сквозное отверстие. После этого двумя-тремя ударами молотка по болванке сверху выправляют затянутую шейку гильзы и ее отверстие.

Гильзу снимают с болванки, отверстие затыкают бумажкой (которая при набивке фейерверочным составом заменится фитилем), хорошо просушивают. Просушку можно вести в обыкновенной жилой комнате на палках, но обязательно после того, как все указанные выше операции проделаны, так как после просушки затягивать и выправлять гильзу очень трудно.

Тонкостенные гильзы для пламенных составов, горящие вместе с фейерверком, изготовлять гораздо легче. Их внутренний диаметр бывает обычно от 4 до 10 мм; материалом служит обычно писчая бумага. Для бенгальских огней делают гильзы с большим диаметром (от 15 мм до 7 см).

Кроме того, в пиротехнике необходимы также особые гильзы, передающие путем вложенного в них стопина зажигательный огонь от одной части фейерверка к другой в известной последовательности, причем чрезвычайно важно, чтобы такая гильза не загоралась от внешних искр горящего фейерверка. Гильзы эти делаются тонкостенными и малокалиберными (примерно 6 мм), но бумага, идущая на изготовление таких гильз, пропитывается особым огнестойким составом. Последний приготовляют по одному из следующих рецептов. Нагревают 1 л воды до кипения и растворяют в нем: квасцов — 50 г, сернокислого аммония — 20 г, борной кислоты — 6 г, клея — 6 г. Дают прокипеть; когда все растворится, охлаждают и при помощи губки наносят на бумагу. В  1 л воды растворяют 80 г сернокислого аммония, 25 г нашатыря, 30 г борной кислоты, 17 г буры, 20 г крахмала. Приготовление и применение, как указано выше.


Смешивание  составов  и  набивка  гильз
Все применяемые в пиротехнике вещества должны быть чистыми, абсолютно сухими и измельченными в тонкий порошок. Размельчение взрывчатых веществ нужно производить с величайшей осторожностью и аккуратностью. Так, например, порох никоим образом нельзя толочь в каменной ступе; для измельчения пороха употребляют деревянную доску или деревянную коробку, а самое растирание производят деревянным пестиком.

Порох в больших количествах растирают также в кожаных мешках, по которым бьют палками.
Чрезвычайно осторожно нужно растирать бертолетову соль, так как она легко воспламеняется, в особенности, если смешана с серой; вообще рекомендуется растирать отдельно.

Для определения безопасности составов, содержащих бертолетову соль, в отношении самовоспламенения, существует старый испытанный способ, по которому состав смачивают слегка водой и ставят в теплое место. Если состав меняет цвет или распространяет сильный запах, то состав опасен и его следует выбросить.

Калийную  селитру, которую необходимо применять в виде тонкого порошка, переводят в порошкообразное состояние таким же растиранием на деревянной доске деревянной палочкой. Другой способ тонкого измельчения калийной селитры состоит в том, что ее обливают кипящей водой в количестве, равном 1/4 части веса селитры, а затем полученный раствор выпаривают при постоянном помешивании до абсолютной сухости; в результате этой операции получается порошкообразная, достаточно измельченная селитра.

Хлорноватокислый калий (бертолетова соль) в химически чистом состоянии чрезвычайно легко взрывается, поэтому в пиротехнике нужно применять технический хлорноватокислый калий; соблюдая необходимую осторожность, его можно размельчать деревянным пестиком или в обыкновенной ступке, но с прибавлением небольшого количества винного спирта.

Для пиротехнических, зажигательных и взрывчатых составов нужно применять хлорноватистокислый калий, содержание брома в котором не должно превышать 1 %. Твердо установлено, что сколько-нибудь значительное содержание бромистого калия в хлорноватистокислом калии неблагоприятно влияет на прочность составов, особенно в том случае, если в число других веществ данного состава входит недостаточно чистая сера. Вообще, как правило, в пиротехнике следует употреблять лишь чистую, свободную от кислот серу.

Порох и другие фейерверочные составы, не содержащие хлорноватокислых солей, совершенно безопасны от самовозгорания, но при температуре от 100° и выше они загораются и без огня.

Некоторые вещества очень ядовиты, и потому не следует вдыхать их пыль и вообще нужно осторожнее с ними обращаться, особенно с солями бария, меди, свинца, ртути, мышьяка, цинка, сурьмы.

Соли калия и натрия, камедь, квасцы, нашатырь, порох, сера и т.д. безвредны.

Вещества, впитывающие влагу и обладающие гигроскопичностью, необходимо сперва хорошо высушить, а потом брать их для растирания и наполнения составов. Для солей натрия нужно иметь особые совочки и весы, так как незначительная частица его окрашивает пламя в желтоватый оттенок. Точно так же при изготовлении составов с зеленым цветом нужно пользоваться каждый раз чистыми бумажками и совочками (лучше всего из картона, игральных карт и т п.), так как малейшая посторонняя примесь портит зеленый цвет фейерверочного огня.

Порядок и последовательность, в котором насыпаются вещества для смеси ставов, имеют большое значение для безопасного приготовления фейерверков, поэтому при изготовлении составов необходимо точно соблюдать порядок, указанный в рецепте данного состава. Так, например, если насыпать раньше хлорноватокислый калий, а потом сернистую сурьму, металлическую сурьму, или серу, то смесь немедленно взорвется. Но если в состав, в котором предварительно перемешаны сера или сурьма, добавить в самом конце хлорноватокислый калий, взрыва не произойдет, так как указанные вещества при перемешивании теряют свои опасные свойства.  Поэтому нужно перемешивать взрывчатые вещества в последовательном порядке, на листке бумаги, не растирая их, а затем прибавлять небольшими порциями хлорноватокислый калий деревянным или роговым совочком, причем самое смешивание производят не растиранием, а перекачиванием состава на листе бумаги. После смешивания состав нужно несколько раз просеять через волосяное сито средней тонкости.

Вообще приготовленные составы рекомендуется просеивать через волосяное сито.

Если нужно смешать тонкий порошок с крупным, то нужно сперва насыпать на лист бумаги тонкие составные части, а затем подсыпать крупные, равномерно распределяя их по всей поверхности тонкого порошка. Точно так же нужно добавлять при изготовлении искристых составов уголь или чугунные опилки. После добавления крупных зерен полезно насыпать состав в коробку и легким перекачиванием коробки со стороны на сторону перемешать состав.
Составы, подлежащие набивке в гильзы через известный промежуток времени, рекомендуется сохранять в сухом месте в совершенно закрытом жестяном ящике (можно в обыкновенной жестянке), в крышке которого проделано маленькое отверстие для воздуха.

Наполнение гильз приготовленными составами требует особого внимания, большой осторожности и некоторого умения, достигаемого практикой. Для наполнения вставляют гильзы в соответствующей величины цилиндрические колодцы, вделанные в рабочем столе, а затем жестяным или роговым совочком насыпают в них соответствующие составы. Насыпка производится мелкими порциями, причем после каждой такой порции насыпанный в гильзу состав утрамбовывается специальной цилиндрической набивалкой, свободно входящей в гильзу и имеющей на концах ровно срезанный и отполированным край. Набивалку делают с таким расчетом, чтобы одна половина ее подходила к одному калибру гильз, а другая половина — с большим диаметром — к другому калибру. Утрамбовку во избежание взрыва нужно производить очень осторожно. Для уменьшения опасности взрыва подготовленный к насыпке состав увлажняют некоторым количеством винного спирта. Точно определить заранее количество винного спирта невозможно; необходимая степень влажности считается достигнутой тогда, когда взятая в руки проба увлажненной массе поддается скатыванию в шарик, не прилипая в то же время к пальцам. Насыпка гильзы прекращается на 1,5-2-2,5 см ниже края гильзы, причем этот промежуток забивается сухой глиной, песком, опилками или плотной бумагой. В противоположный конец гильзы (шейку) загоняется фитиль, причем вся шейка, отверстие и та часть фитиля, которая соприкасается с шейкой, густо и тщательно обмазывается зажигательной замазкой (рецепт помещен ниже).

Наполненные составами гильзы — готовые фейерверки, как мы уже указы вали, не должны никоим образом храниться в жилом помещении, а также в рабочих комнатах. Их нужно держать в особом, сухом, каменном, не подвергающемся никаким сотрясениям месте.


Порох, употребляемый в пиротехнике

Применяемый в пиротехнике порох производится в виде взрывчатого порошка (неровные большие угловатые зерна), ружейного пороха (одинаковой величины крупные зерна) или, наконец, охотничьего пороха (маленькие неровные угловатые зернышки).

Последний вид пороха сгорает быстрее всего, вследствие чего применяется всегда там, где желательно достигнуть сильного эффектного взрыва, например для выбрасывания светящихся ядер, римских свечей и т.п.

Требуемый порох можно также приготовить самим.  Если взять в тонкоразмельченном сухом виде 750 г калийной селитры, 125 г угля и 125 г серы и осторожно, тщательно смешать на листе бумаги, то можно получить тонкий, как муку, порох. Такой порох называется в пиротехнике мякотью.

Зернистый порох можно получить, смешав крупные и очищенные от пыли: 780 г калийной селитры, 120 г угля и 100 г серы. Кроме этого, можно приготовить порох из бертолетовой соли, при этом не требуется такой тщательной обработки и порох выходит в большинстве случаев довольно хорошим без особой подготовки. Для его изготовления берут 20 вес. ч. бертолетовой соли, 5 вес. ч. угля и 1 вес. ч. камеди. После тщательного измельчения порошок смачивают водой и скатывают тесто в плоские лепешки, которые крестообразными линиями разрезают в сыром состоянии. Полученные зерна высушивают, причем крупные и слишком мелкие зерна отсеивают. Такой порох можно использовать вместо мякоти при изготовлении стопинов, шлагов, швермеров, бураков и т. д., но с ним нужно обращаться очень осторожно, так как он легко взрывается и загорается от удара и трения.

В качестве запалов и для передачи огня служат стопины (зажигательные шнуры), фитили и зажигательные свечи.


Изготовление  стопин,  фитилей  и  зажигательных замазок

Стопины представляют собой обыкновенные хлопчатобумажные нити, пропитанные пиротехническим порохом и хорошо просушенные. Нужная толщина стопин достигается обыкновенным скручиванием 4-6-8 ниток. Пропитывание на практике производится следующим путем.

Берут тонкий порошкообразный порох (мякоть, по приведенному выше рецепту) и замешивают его в миске с таким количеством винного спирта или воды, чтобы получилась жидковатая кашица. Затем добавляют в миску тщательно разведенный клейстер из рисового крахмала, хорошо все перемешивают и спускают в миску заготовленные отрезы хлопчатобумажных ниток. После того как нитки достаточно пропитываются огнепроводным составом, на что потребуется несколько часов, стопины вытаскиваются и вешаются для просушки на протянутой проволоке. Просушка продолжается, в зависимости от влажности воздуха, от 3 дней до 2 недель. Места стопин, прикасавшиеся во время сушки к проволоке, должны быть вырезаны, так как для употребления не годятся.

Здесь приведен способ изготовления стопин, горящих медленнее нормальных. В иных же случаях нужны стопины, горящие еще медленнее. Для этого достаточно в приведенном выше рецепте выбросить уголь и замешать массу из калийной селитры, серы, винного спирта и клейстера.

Для того, чтобы получить быстро горящие стопины, нужно к приведенному рецепту зажигательного стопинного состава добавить дополнительно во время домешивания калийную селитру в количестве, равном половине веса сухих ниток, предназначенных для впитывания всего изготовленного состава.

Хороший стопин получается следующим образом: берут 12 вес. ч. бертолетовой соли, 3 вес. ч. угля и 1 вес. ч. камеди, замешивают в винном спирте до тестоообразного состояния, опускают в тесто хлопчатобумажные нити на 4-5 часов, после чего нити вытаскивают, слегка отжимая их при протаскивании между пальцами, припудривают таким же сухим составом (без спирта) и развешивают для просушки. Эти стопины, заключенные в тонкостенные малокалиберные гильзы, очень хороши в качестве проводных стопинов для быстрой передачи огня от одного фейерверка к другому.

Для употребления стопин в качестве фитилей берут отрезки стопин в 5-6 см и просовывают их в шейку гильзы с таким расчетом, чтобы 2 см выступали наружу.

Шейка гильзы, места, в которых стопины и фитили выходят наружу, а также части, передающие огонь на трудновоспламеняемые составы, должны быть тщательно смазаны зажигательной замазкой.

Замазка эта приготовляется следующим путем.

Берут 20 г гуммиарабика в порошке или куске, растворяют его в 50 г воды и смешивают в фарфоровой посуде с 1 л винного спирта. Когда все размешается, мелкими порциями при постоянном помешивании подсыпают в раствор 1 кг тонкого пороха (мякоти). Размешивание производят до тех пор, пока не получится однородная масса. Для получения более густой массы уменьшают количество винного спирта до желаемой консистенции.

Помимо замазки, способствующей быстрому поджиганию состава, применяется медленно горящая замазка, которой закрывают отверстия для того, чтобы во время горения не высыпался бы состав. Такие замазки, необходимые для римских свечей, звездочек и пр., изготовляются из 2 вес. ч. калийной селитры. 1 вес. ч. серы и 2 вес. ч. мякоти. Если в состав входит азотнокислый стронг то замазку разводят на спирте, для прочих составов можно разводить на воде. Для цветных звездочек употребляют следующую замазку: 80 вес. ч. мякоти. 40 вес. ч. селитры, 10 вес. ч. серы и 1 вес. ч. камеди.

Точно так же можно изготовлять замазки без серы.

Фейерверочные фитили можно готовить из чистой льняной веревки, вываренной в течение одного часа в воде с небольшой примесью соли и извести (по горсти на ведро). Лучший фитиль получают вывариванием такой веревки в течение одного часа в растворе азотнокислого свинца (1 вес. ч. на 10 вес. ч воды); можно брать вместо азотнокислого свинца свинцовый сахар, но фитиль получается хуже. Довольно хороший фейерверочный фитиль получается из пеньковой веревки, хорошо пропитанной или вываренной в растворе калийной селитры.

Для подпаливания сложных фейерверков употребляют зажигательные свечи, которые дают медленно тлеющий огонь. Свеча состоит из тонкой бумажной гильзы поперечным сечением от 0,8 до 1 см при длине в 30-40 см, наполненной любым фейерверочным искристым составом, в который добавлена смола для замедления горения. Можно также использовать для этой цели остатки и смеси разных искристых составов. Составы нужно туго набивать в гильзу. Для зажигательной свечи можно также брать следующий состав: 425 вес. ч. калийной селитры, 425 вес. ч. тонкого пороха (мякоти), 100 вес. ч. серы и 50 вес. ч. канифоли (вместо канифоли можно брать 35 вес. ч. смолы).

Зажигательные свечи прикрепляются к палке. После передачи огня свечу можно потушить, обрезав верхний край, и использовать ее необходимое количество раз.