Пиротехнические составы своими руками
В этом разделе приведены проверенные автором несложные конструкции пиротехнических изделий. Если некоторые из них все-таки покажутся слишком сложными, то учтите, что в профессиональной пиротехнике есть изделия намного сложнее описанных здесь. Потому характеристика «простые» подходит к нашим конструкциям как нельзя лучше.
Термитная свеча
Долго соображал, куда поместить это простейшее изделие (как раз для любознательных школьников) — в рецепты или сюда, в готовые изделия. Решил все-таки сюда, причем в самое начало — потому что, с одной стороны, проще не бывает, с другой стороны — это прекрасная тренировка аккуратности. И заодно противопожарных навыков: термитные свечи — самое пожароопасное изделие из всех здесь перечисленных.
Сначала делается собственно термит. У него есть множество разновидностей (см. [1]), и все, в общем, годятся для наших целей. Наилучшая смесь: 65% железного сурика Fe2O3 и 35% алюминия в виде крупки или опилок 0,5-1 мм. Крупку алюминия можно заменить на алюминиевую пудру (эффект намного беднее), крупку магния (эффект даже лучше) или ПАМ, а железный сурик на окись хрома (отход известного эффектного опыта «Вулкан» по сжиганию бихромата аммония). Обратите внимание, что некоторые названные компоненты (имеется в виду алюминий в пудре и сурик) имеют склонность пачкать все окружающие предметы, до которых могут дотянуться, так что обращаться с ними нужно с предельной аккуратностью.
Затем надо подготовить подмазку. Теоретически для этого годятся любые медленногорящие смеси с металлами, практически лучшие результаты дает пороховая мякоть («шаровая» или даже ручного растирания) с добавкой 20-30% ПАМ, магния или алюминиевой пудры. Здесь металл не только повышает температуру, но и замедляет горение мякоти, чтобы успеть прогреть верхний слой термита. Подмазки достаточно несколько грамм на 100 грамм термитной смеси.
Оформление изделия можно производить в двух вариантах. Первый вариант: к обоим полученным смесям (термиту и подмазке) добавляется по 5% идитола или декстрина, и каждая из них в отдельности замешивается на соответствующем растворителе (спирте или 25% его растворе). Затем берется шприц на 20 мл с ровно обрезанным дном (см. также раздел о звездках ранее). В него сначала заталкивают термит примерно на всю длину шкалы 20-миллитрового шприца (после трамбовки должна получиться колбаска сантиметров пять длиной) и под конец половину чайной ложки подмазки. Трамбуют и аккуратно выталкивают получившийся столбик на пленку, постеленную сразу на место сушки. После сушки изделие готово к употреблению.
Второй вариант проще и делается быстрее. Полоска плотной бумаги или тонкого картона сворачивается на круглой оправке в трубку длиной сантиметров 7-10 и и диаметром 18-22 мм. Для закрепления обматываете трубку скотчем (простым упаковочным или лучше малярным). На край трубки также наматывается скотч в один слой так, чтобы он выступал за край на пару сантиметров. Выступающий край скотча заминаете, формируя донышко, в результате получваете высокий тонкий стаканчик. В него утрамбовываете термит почти доверху; на длину десять сантиметров трубки уходит около 50 грамм утрамбованного термита. В оставленные полсантиметра засыпаете поджигающую подмазку и также ее тщательно трамбуете.
Поджигать можно как непосредственно подмазку «каминной» спичкой (зажигалку лучше не использовать, чтобы отвести пальцы подальше от смеси), так и через фитиль, вставленный в слой подмазки, или (в первом варианте) подклееный к нему любым синтетическим клеем или обрывком малярного скотча. Температура горения термита, как известно, превышает 2500 градусов, потому поджигать его нужно на кирпиче или плоском камне, положенном прямо на землю вдали от воспламеняющихся материалов (как то прошлогодняя трава, стружки-опилки, просто сухие деревяшки, мох и т.д.). Погасить раскаленную «свечу» также может быть проблематично, особенно, если прессовалась смесь на совесть.
Потренировавшись таким образом, перейдем теперь к настоящим пиротехническим изделиям.
Простой салют
Самый простой салют получается, если зарядить звездку с подмазкой в хлопушку, доработанную чайной ложкой смеси Al+KMnO4, как описано в разделе «Перманганат + алюминиевая пудра». В этом случае подмазку даже необязательно дополнять стопином, потому что температура вспышки перманганатной смеси достаточно высока, чтобы надежно воспламенить любую подмазку. Звездка диаметром 19-20 мм свободно входит в трубку стандартной новогодней хлопушки длиной 14 см (разумеется, не пневматической, а обычной). Более длинные хлопушки стоят дороже, а короткие длиной 10 см больше по диаметру и с менее прочным корпусом, потому для наших целей годятся ограниченно. Запыживать звездку или стараться точно подогнать ее диаметр не требуется, потому что, в отличие от порохового заряда, взрыв неуплотненной перманганатной смеси происходит достаточно быстро, чтобы резкое расширение воздуха вытолкнуло даже ничем не уплотненную звездку. Нюанса в это деле два: первый состоит в том, что перманганатную смесь нельзя утрамбовывать. Поэтому звездку аккуратно опускают в отверстие хлопушки подмазкой вниз до упора, но не трамбуют. Сверху можно зафиксировать звездку кусочком ваты (опять же не уплотняя), или просто заклеить отверстие малярным скотчем (в последнем случае хлопушку не следует переворачивать и трясти, поэтому такой простейший метод применяют непосредственно перед использованием). Второй нюанс в том, что взрыв неутрамбованной перманганатной смеси достаточно мощный, потому запускать нужно очень аккуратно, на длинной палке, к которой ее нужно плотно примотать, иначе хлопушку оторвет отдачей, и она довольно чувствительно врежется вам в коленку. Напоминаю, что направлять хлопушку нужно так, чтобы тыльная часть не смотрела вам в лицо, а руку, которой дергаете, лучше защитить перчаткой.
Алюминиевую смесь, которой пользоваться неудобно (она плохо хранится, не терпит уплотнения, пачкается и в довершение от марганцовки на коже рук и одежде появляются несмываемые пятна) в хлопушке можно заменить и на черный порох, вместе со звездкой прижатый пыжом. Однако из-за его более низкой температуры горения при этом нужно иметь в виду все приемы для более надежного зажигания звездок, которые описаны в предыдущем разделе и здесь далее.
Для более безопасного использования изделия целесообразно изготовить простую ракетницу. Ее устройство показано на рисунке справа. Из полосы оцинкованной кровельной жести толщиной 0,7-1,0 мм сгибается обечайка с прорезью сбоку. Обечайка может быть и длинее хлопушки и короче, то есть в пределах 10-15 см длиной. Внутренний диаметр обечайки должен быть таким, чтобы хлопушка входила в него свободно, но не болталась (какого-то стандарта диаметров хлопушек, естественно, нет, потому они могут разниться в зависимости от производителя). Снизу припаивается круглое донышко из той же жести, в котором прорезь обечайки продлевается до центра. Вся конструкция через прорезь прикручивается изнутри саморезами к деревянной палке длиной 60-80 см. При снаряжении запальный шнурок от хлопушки пропускается через прорезь. При использовании прорезь нужно направлять в сторону от лица, а руку, которой дергается шнурок, следует защитить перчаткой (или продлить шнурок, привязав к нему длинную нитку). Такое использование значительно безопаснее, чем «голой» хлопушки, потому длина палки и указывается короче, чем в предыдущем случае. Только при переносе такой ракетницы в снаряженном состоянии не забывайте зафиксировать шнурок полоской скотча. И при переноске снаряженных хлопушек обязательно приматывайте шнурки к их корпусу так, чтобы их было невозможно случайно дернуть или потянуть.
Все указанные в этом разделе варианты простого салюта полностью разработаны автором. Изделие, как видите, получается элементарно простое, но из-за наличия чувствительного терочного запала Армстронга, который приходится приводить в действие непосредственно руками, менее безопасное, чем описанные далее устройства, приводимые в действие дистанционно. Кроме того, вы здесь зависите от наличия в магазинах готовых хлопушек именно такого типа, потому что делать их самостоятельно сложнее и гораздо опаснее, чем просто отказаться от такой конструкции. От этих недостатков избавлены описанные далее полностью самодельные способы изготовления салюта.
Канонический салют из мортирки
Мортирку для салюта сделать очень просто, если взять половину нашей стандартной трубки, получив таким образом обрезок длиной около 7 см, и заглушить один из концов деревянной пробкой (так, как это делается для фонтана, см. далее). Чуть выше уровня пробки сбоку делается отверстие сверлом 3,5-4 мм — такое, чтобы в него свободно вставлялся фитиль из медленного стопина. Мортирка — многоразовое оборудование, и служит довольно долго — как минимум на пару десятков выстрелов, пока запальное отверстие не прогорит до неприличных размеров. Единственное — пользованную мортирку после хранения перед новым употреблением следует обязательно просушивать в электродуховке: продукты сгорания черного пороха весьма гигроскопичны, а в случае самодельного «зелья» их тем более будет довольно много.
Если хотите, можете сделать вечную мортирку из обрезка водопроводной трубы с резьбой и навинчивающейся на нее заглушки. Все это приобретается в магазине сантехники, причем полдюймовая труба имеет внутренний диаметр 16 мм (под пресс из шприца 10 мл), а труба в 3/4 дюйма — 20 мм, как наши трубки (под пресс 20 мл). Под заглушку неплохо положить прокладку из паронита — так называется материал из резины с асбестом, он более прочный и лучше держит температуру, чем резина или тем более пластик. Навинчивают заглушку руками, ключом затягивать не надо. Запальное отверстие 3-4 мм делают над самым дном заглушки, просверлив насквозь боковину заглушки вместе с трубой, на которую она навинчивается.
Недостаток такой конструкции в том, что перед каждым перерывом в стрельбах металлическую мортирку обязательно надо разбирать, промывать водой с помощью ершика и, возможно, с применением моющих средств, а потом сушить ее детали по отдельности на нагревательном приборе. Это касается и случая, если вы сумели прибрести для мортирки все детали из нержавейки и тем более латуни: уж больно агрессивны продукты сгорания нашей пиротехники.
Заряжание мортирки: в мортирку насыпается половина чайной ложки пороха, сверху укладывается звездка подмазкой вниз, и в простейшем варианте все это дело запыжевывается сверху скомканной газетной бумагой. Обычная высота подъема для такой конструкции — от 10 до 30 метров, в зависимости от заряда, веса конкретной звездки и уплотнения пыжа. Звездок 8-12 мм как раз хватает на такие высоты. Если хотите, чтобы летало выше — следует перейти к большей длине мортирки (полагается их делать 20-25 калибров, то есть для 20 мм 40-50 см в длину), большему калибру, с большим зарядом и лучшим уплотнением сверху.
В дальнейшем я вместо простейшего пыжа из газетной бумаги (с которым очень трудно добиться повторяемости) перешел на более сложное, но и более управляемое уплотнение. Из картона вырезается квадратик (можно и кружок) со стороной на 3-5 мм больше диаметра отверстия мортирки. Затем он размачивается в воде и формуется на простейшем прессе, сделаном из углубления в толстом пластике или твердом дереве перовым сверлом диаметром 20 мм (для мортирки 20 мм) и пуансона из деревянного стержня 16-18 мм (подробнее см. далее в разделе «Огненный цветок»). Если взять мягкий (гофрированный) картон от упаковки, то можно обойтись и без размачивания. В результате края картонного квадратика должны загнуться вверх, образуя шайбу с загнутыми краями такую, чтобы она после высыхания плотно входила в отверстие мортирки. После снаряжения порохом и звездкой внутренняя поверхность мортирки, слегка отступя от верха, по всей окружности смачивается клеем «Гель» (можно заменить на любой синтетический, например, «Момент-кристалл») прямо из тюбика. Затем вы вставляете туда высушенный кружок и проталкиваете его трамбовкой до упора. Клей при этом размазывается плотно прилегающими к внутренней поверхности мортирки загнутыми краями кружочка и после сушки в течение нескольких часов намертво прихватывает их к корпусу мортирки. При запуске звездки таким способом она летит гораздо выше, чем с бумажным пыжом (метров на 30, в зависимости от объема порохового заряда), а деревянную пробку из донышка мортирки обычно вышибает — она остается на месте, а корпус летит в сторону. Недостаточно прочные зведки могут при выстреле разлетаться на несколько кусков, которые будут падать поблизости — будьте внимательны и не стреляйте поблизости от воспламеняющихся предметов и строений.
Форсы и фонтаны
Схема наполнения ракеты-форса показана на рисунке. Сначала заклеиваем сопло обрывком малярного скотча. Можно первым делом засыпать небольшое количество пороховой мякоти, которая послужит для облегчения зажигания смеси цветного огня. Мякоть можно и не засыпать, ограничившись ее добавлением в дальнейшем через сопло. Потом по очереди засыпают цветные составы, чередуя их. Составы засыпают порциями не более трети-половины чайной ложки и каждую порцию тщательно утрамбовывают. При внутреннем диаметре ракеты 20 мм и хорошей трамбовке чайная ложка с верхом (около 10-12 г смеси) даст примерно полтора сантиметра заполнения по высоте.
В [8] и других источниках рекомендуют трамбовать с помощью пресса или деревянной киянки. Я обходился сильным надавливанием руками. Трамбовать ударами не рекомендуется в случае составов, содержащих бертолетову соль. Чтобы обезопасить себя от возможного взрыва (особенно в случае наличия смесей с бертолетовой солью), трамбование лучше проводить в кожаных перчатках и в очках.
В самом конце добавляем взрывной заряд из патрончика с перманганат-алюминиевой смесью или черного пороха (с черным порохом будет менее эффектно). Смесь Армстронга лучше не применять из-за вероятного воздействия на нее в процессе запресовывания пробки (см. далее).
Длина горючей смеси в трубке не должна превышать 10 сантиметров при толщине стенок 3 мм. Пожадничаете отрезать лишнее — стенки прогорят раньше, чем догорит смесь и эффект будет испорчен. Плюс 1,5 см на состав для вспышки или разрывной заряд, плюс по сантиметру на сопло и пробку — итого и получаем общую длину трубки около 13-15 см, не более. Если хотите увеличить длину набивки, то следует увеличить и толщину стенки.
Общее количество утрамбованной смеси должно на сантиметр не доходить до края корпуса. После этого берется деревянная пробка высотой сантиметр и плотно забивается деревянным молотком в отверстие корпуса. Стержни-заготовки для пробок должны иметь диаметр на 2 мм больше, чем оправка, на которой выклеивалась трубка — 22 мм, если оправка 20 мм. Если пробка подходит плотно (но без излишеств — иначе можно порвать окончание корпуса), то больше ничего делать не надо. Если вы промахнулись с диаметром и пробка входит слишком свободно, то можно ее вынуть, обернуть несколькими слоями малярной ленты (или бумаги, смазанной синтетическим клеем типа «Момент», но не скользким скотчем!), а перед забивкой на нее дополнительно нанести слой клея. При такой операции готовое изделие нужно для схватывания клея выдержать несколько часов перед использованием. Если пробка оказалась крупноватой и окончание корпуса при забивке все-таки порвалось, то просто обмотайте порванный конец малярным скотчем (или «алюминиевым» для сантехнических работ) в десяток слоев.
Перед вставкой стопина вы отдираете кусочек скотча от сопла и досыпаете в отверстие пороховой мякоти, уминая ее острым кончиком гвоздя-семидесятки (т.е. диаметром 3 мм). Мякоть должна заполнить отверстие почти полностью, оставляется лишь несколько миллиметров для вставки кусочка стопина в качестве фитиля. Стопин можно вставлять уже на месте непосредственно перед зажиганием, тогда при хранении малярный скотч, закрывающий отверстие в сопле, не удаляется. Но надежнее его вставить заранее и укрепить каплей самодельного нитроклея (см. раздел про нитроцеллюлозу). Если такого нитроклея нет, то можно использовать обычный нитролак, но это менее надежно. После сушки в течение получаса-часа форс готов к использованию.
Что делать с ракетой-форсом?
Просто поджечь вертикально стоящую ракету-форс соплом вверх, конечно, тоже можно (при этом ее необходимо закрепить, иначе она обязательно упадет и начнет метаться по округе!), но такое можно рекомендовать лишь при пробных испытаниях — использовать столь навороченное изделие просто, как огненный фонтан, конечно, нецелесообразно — о фонтанах мы поговорим далее. Потому я здесь укажу парочку-тройку более изящных способов произвести впечатление на зрителей.
Самое простое — привязать форс к ветке дерева или протянутой веревке отрезком шпагата так, чтобы он болтался на высоте человеческого роста. Саму ракету при этом плотно обматывают кусочком проволоки, а уже к нему привязывают шпагат, иначе он перегорит в процессе демонстрации. Передний конец ракеты при этом должен немного перевешивать и смотреть вниз под небольшим углом, иначе ракета захочет «взлететь», что небезопасно в пожарном отношении. Подожженный форс будет крутиться на подвеске и плеваться разноцветными огнями, а в конце эффектно взорвется, рассыпая фонтан искр.
Еще больший эффект можно получить, если изготовить простейшую «вертушку», получив в результате огненное колесо (официально изделие называется «китайская мельница»). Вертушка делается из легкой деревянной рейки длиной сантиметров 70-80. В ее центре просверливается отверстие диаметром 4-4,5 мм, в которое свободно проходит длинный шуруп диаметром 4 мм, свободный от резьбы со стороны шляпки на расстояние, не меньшее, чем толщина рейки. Шуруп завинчивается в любую вертикально расположенную поверхность, не представляющую опасности в пожарном отношении (например, в ствол дерева, а лучше всего — в специально изготовленную стойку с консолью для крепления рейки). Между рейкой и поверхностью шуруп проходит через втулку такой длины, чтобы рейка при вращении не задевала никаких предметов. Для уменьшения трения между неподвижными и вращающимися частями целесообразно вставить пластиковые шайбы. К одному концу рейки проволокой прочно привязываете ракету-форс, располагая ее перпендикулярно рейке, к другому прикрепляете противовес из кусочка дерева несколько меньшего веса, чем ракета. Завинчивая в противовес при необходимости шурупы, добиваетесь совпадения по весу так, чтобы ни ракета, ни противовес не перевешивали. После поджига получаете огненное колесо, периодически меняющее цвет и в конце рассыпающееся искрами.
Просто фонтан
Все это можно упростить, если сопла вообще не ставить, а ограничиться набивкой смесями заглушенной с одного конца трубки. В простейшем варианте просто чередуются слои разных цветов. В усложненном — между слоями цветных составов (или только один раз в самом конце) размещаются небольшие заряды из перманганата с алюминием, бертолетовой соли с красным фосфором, просто черного пороха и т.п. В варианте фонтана трубка может быть любой длины — пусть она постепенно сгорает, это не ничем помешает. В фонтане, содержащем взрывные заряды, уплотнять смеси следует с осторожностью, без ударов — можно излишне спрессовать смесь с перманганатом или непреднамеренно взорвать смесь Армстронга (с просто черным порохом все, конечно, проще, но и эффект будет слабее). Опыт показал, что фонтан с чередующимися зарядами из смеси Армстронга эффектнее всего, но довольно ненадежен: из-за недостаточного уплотнения огневых смесей часть таких фонтанов будет детонировать и взрываться на каком-то этапе полностью. Для избежания такого результата можно попробовать тщательнее подбирать цветные смеси: избегать желтых, красных и зеленых с нитратами в пользу более спокойных искристых, оранжевых и голубых/фиолетовых смесей.
Трубку, особенно если она имеет взрывчатые слои, для таких целей надо прочно закреплять в вертикальном положении. Проще всего это сделать, если изготовить основание: высверлить в толстой доске перовым сверлом диаметром 26-28 мм несколько отверстий, куда фонтаны вставляются заглушенным концом.
При недолгом хранении фонтана, чтобы смесь не высыпалась из свободного конца, его оборачивают малярным скотчем, фонтан переносят в вертикальном положении. В скотче непосредственно перед демонстрацией протыкают дырку для фитиля. В продвинутом варианте для хранения и перевозки с места на место — поверх смеси кладут кружок тонкого картона или плотной бумаги с дырочкой для стопина, вставляют стопин, и все вместе со стопином заливают самодельным нитроклеем. Для хранения трубка должна быть идеально высушена и все это потом должно храниться в сухом месте (или по крайней мере в завернутым в полиэтиленовый пакет, куда желательно вложить пакетик с силикагелем), иначе половина эффекта пропадет.
Источник
