Висотний феєрверк «Плакуча верба» розривається на великій висоті і залишає на небі характерний малюнок - великі повільно палаючі зірки опадають на землю. Для створення привабливого золотистого кольору використовується деревне вугілля, а для отримання повільно палаючої суміші в якості окислювача використовується нітрат калію (компанія «Zambelli Internationale»).
Виробництво кольорових і світлових ефектів.
Виробництво яскравих світлових і барвистих колірних ефектів - це головна мета багатьох піротехнічних складів. Випромінювання світла має безліч застосувань, від військових сигналів і аварійних сигнальних вогнів на автомагістралях і до видовищних висотних феєрверків.
Кількісний вимір інтенсивності світла (сили світла) в поточний момент і інтеграл світла (загальна випромінювана енергія, яка вимірюється в канделах-секундах / грамах) можуть залежати від ряду параметрів, що контролюються, таких як: діаметр контейнера засоби вимірювальної техніки і швидкість горіння. Тому слід з обережністю розглядати і порівнювати дані, отримані з різних звітів.
Освітлювальний склад білого кольору.
Для випромінювання білого світла необхідна суміш, яка горить при високій температурі, створюючи достатню кількість атомів у збудженому стані або молекул в пароподібному стані разом з розпеченими твердими або рідкими частками. Розпечені частки випромінюють широкий спектр хвиль різної довжини у видимій області електромагнітного спектра, так що біле світло осязается людиною. Інтенсивне випромінювання атомів натрію в пароподібному стані, порушених до більш високоенергетичного електронного стану високою температурою полум'я, є основним джерелом світла в складах факелів на основі нітрату натрію / магнію / органічного сполучного речовини, які широко використовуються військовими.
Магнієве або алюмінієве паливо міститься в більшості білих освітлювальних складів. Ці метали виділяють значну кількість тепла при окисленні, а продукти реакції високоплавких оксиду магнію (MgO) і ОСІД алюмінію (A12 О3) є хорошими випромінювачами світла при високих температурах реакції, яких можна досягти при використанні цих палив. Титан і цирконій також є хорошим паливом для освітлювальних складів білого кольору.
Основним фактором, який потрібно враховувати при виборі
Тому в першу чергу треба вибирати той окислювач, який має екзотермічну температуру розкладання, як наприклад хлорат калію (KClO3). Однак суміші хлоратов і перхлоратов з паливом з активного металу занадто чутливі до займання, щоб використовуватися в комерційних цілях. Так що зазвичай віддають перевагу менш реактивним, але більш безпечним, нітратних сполук. Перхлорат калію використовується з алюмінієм і магнієм в деяких сумішах для виробництва спалаху. Це надмірно реактивні склади, швидкість протікання реакцій яких знаходиться в діапазоні вибуховості.
Нітрат натрію - ще один частий вибір. Однак він досить гігроскопічний, так що під час його виробництва і зберігання потрібно вживати необхідних заходів безпеки, щоб уникнути попадання вологи. Нітрат натрію дає хорошу тепловіддачу на грам завдяки невеликій атомної масі натрію (тобто 23), і інтенсивне випромінювання полум'я з атомарного натрію в пароподібному стані значно сприяє загальної інтенсивності світла. З іншого боку, нітрат калію не є хорошим джерелом атомного або молекулярного випромінювання і використовується рідко (якщо взагалі використовується) в якості єдиного окислювача в освітлювальному складі білого кольору.
Магній - це паливо, яке можна знайти в більшості військових освітлювальних складів, а також у багатьох феєрверки. Алюміній і титан. сплав магнію і алюмінію «Магналії» і сульфід сурми (Sb2 S3) використовують для білих світлових ефектів у складах багатьох феєрверків. Деякі формули для складів, що дають біле світло, представлені в Таблиці 1.
Пропорція інгредієнтів, як очікується, буде впливати на ефективність суміші. Оптимальні показники ефективності очікуються при досягненні стехиометрической точки, але надлишок металевого палива, як правило, збільшує швидкість горіння і інтенсивність випромінювання світла. Додатковий метал збільшує теплопровідність суміші, тим самим сприяючи горіння, а надлишкове паливо - особливо летючий метал, такий як магній (точка кипіння - 1 107 ° C) - може випаровуватися і горіти під впливом кисню, що міститься в повітрі, для отримання додаткового тепла і світла . Комбінація нітрату натрію / магнію широко використовується для військових освітлювальних складів. Дані для цієї комбінації приведені в Таблиці 2.
Таким чином, формула A в Таблиці 2 містить надлишок окислювача. Це суміш, яка горить повільніше за все і виробляє найменшу кількість тепла. Формула B містить надлишок магнію і є найбільш реактивної з трьох; спалювання надлишку магнію в повітрі повинно значною мірою збільшити ефективність цієї суміші.
Ці освітлювальні склади, особливо містять надлишковий метал, показують значний ефект на висоті. Зниження атмосферного тиску і, отже, зменшення вмісту кисню на великих висотах сповільнить швидкість горіння, так як надлишкове паливо не буде споживатися настільки ж раціонально.
Суміші для виробництва спалаху.
Для отримання короткострокової спалаху необхідна суміш, яка буде дуже швидко реагувати. Частинки дрібних розмірів використовуються для підвищення реактивності окислювача і палива, але в той же час збільшується чутливість. Тому ці суміші досить небезпечно готувати, і операції змішування завжди повинні відбуватися на відстані. Деякі характерні суміші для виробництва спалаху подані в Таблиці 3.
Інновацією в технологіях виробництва військових спалахів стало створення пристроїв, що містять дрібні металеві порошки без окислювача. Замість цього використовується сильно діючий розривний заряд. При запаленні цей заряд розсіює частинки металу при високій температурі і потім окислюється під впливом повітря, при цьому випромінюється світло. Змішування окислювача і палива для виготовлення цих освітлювальних сумішей не є небезпечним.
ТАБЛИЦЯ 1. Освітлювальні склади білого кольору
Виробництво блискучих іскор є одним з основних ефектів, доступних для виробника феєрверків і індустрії спецефектів. Іскри можуть виникати при спалюванні багатьох піротехнічних сумішей і можуть бути як бажаним, так і небажаним ефектом.
Іскри виникають тоді, коли рідкі або тверді частинки - або основні елементи суміші, або частки, створені на поверхні горіння - витісняються тиском газу, виробленого під час високоенергетичної реакції. Ці розпечені частинки залишають зону полум'я і продовжують випромінювати світло, поки остигають або продовжують реагувати з киснем, що містяться в атмосфері. Розмір частинок палива буде в значній мірі визначати кількість і розмір іскор. Чим більше буде розмір частки, тим більше будуть іскри. Виробники часто використовують поєднання дрібних частинок палива для виробництва тепла з більш великими частками для ефекту іскор.
Частинки металу - особливо алюміній. титан і сплав «Магналії» - виробляють хороші іскри білого кольору. Також підійде деревне вугілля з досить великим розміром частинок, який виробляє іскри характерного оранжевого кольору. Колір іскр з частинок заліза варіюється від золотого до білого, в залежності від температури реакції. Це саме ті блискучі іскри, які входять до складу знаменитих золотистих феєрверків, які запускають в США на День незалежності.
ТАБЛИЦЯ 3. Суміші для виробництва спалаху
Перхлорат калію КClO4
Перхлорат калію КClO4
Перхлорат калію КClO4
Магній не виробляє хороший іскровий ефект. У цього металу низька точка кипіння (1107 ° C), і тому зазвичай він випаровується і повністю реагує в піротехнічному полум'я. «Магналії» може призвести хороші іскри, які горять в повітрі, видаючи незвичайний потріскує звук. Кілька іскроутворюючого формул наведені в Таблиці 4. Пам'ятайте, що в процесі створення іскор дуже важливий розмір часток палива, тому слід поекспериментувати, щоб визначити ідеальний розмір.
Для хорошого іскрового ефекту паливо повинне містити частинки такого розміру, який дозволяв би їм вирватися з полум'я перед повним згорянням. Крім того, окислювача не слід бути занадто ефективним, інакше в полум'ї станеться повна реакція. Іскри з деревного вугілля важко отримати за допомогою більш гарячих окислювачів, в такому випадку краще використовувати нітрат калію (KNО3) з низькою температурою полум'я. Для отримання хорошого іскрового ефекту треба допомогти вивільненню частинок з полум'я. Для цього необхідно провести певну кількість газу. Його для цієї мети можуть забезпечити деревне вугілля, інші органічні палива і зв'язуючі речовини, а також нітрат-іон.
ТАБЛИЦЯ 4. іскроутворюючого суміші
Перхлорат калію КClO4
(Зробіть пасту з декстрину
і води, потім додайте
окислювач і паливо)
Перхлорат калію KClO4
Білі іскри, ефект водоспадів
Пудра алюмінієва піротехнічна
Луска алюмінію 30-80 меш
Луска алюмінію 5-30 меш
Примітка: Розмір частинок палива дуже важливий для визначення розміру іскор.
Мерехтіння і блестеніе.
При ретельному відборі палива і окислювача для іскроутворюючого суміші можна буде отримати кілька цікавих візуальних ефектів.
При згорянні великих лусочок алюмінію можна отримати великі білі іскри. Ці лусочки горять безперервно після вивільнення з полум'я, створюючи красивий білий мерехтливий ефект. Їх використовують в безлічі феєрверків.
Розплавлені краплі алюмінієвої пудри при вивільненні з полум'я спалахують в повітрі і виробляють блискучу яскравий спалах світла. Для досягнення ефекту блестенія необхідна нітратна сіль (найкраще KNO3), а також сірка або сульфідні з'єднання. Ймовірно, що при низькій температурі плавлення (334 ° C) нітрату калію утворюється рідка фаза, яка, щонайменше, частково відповідає за цей ефект. Деякі формули для блискучого ефекту з використанням алюмінієвої пудри представлені в Таблиці 5. Як вважають, здатність деяких складів, що містять магній або сплаву «магналіум», горіти, пульсуючи як стробоскоп, є новим явищем, яке задіює дві різні реакції. Повільний «темний» процес відбувається до тих пір, поки не утвориться достатня кількість тепла для ініціювання швидкої світловипромінюючих реакції. Темна і світла реакції чергуються, створюючи ефект стробування.
Деякі елементи і з'єднання при нагріванні до високої температури мають унікальну властивість випромінювати лінії або вузькі смужки світла у видимій області (380-780 нанометрів) електромагнітне спектра. Це випромінювання сприймається людиною як колір, а виробництво кольорового світла - одна з найважливіших цілей піротехнічного хіміка. В Таблиці 6. перераховані кольору, пов'язані з різними областями видимого спектру. Також в Таблиці 6 представлені додаткові кольори, які сприймаються, якщо дивитися на білий світ без певної частини видимого спектру.
Для отримання кольору необхідні тепло (від реакції між окислювачем і пальним) і светоизлучающие частки. З'єднання натрію, додані в теплову суміш, надають полум'я жовтий колір. Солі стронцію будуть давати червоний колір, барій і з'єднання міді - зелений, а деякі містять мідь суміші - синій. Можна отримати колір за допомогою випромінювання вузької смужки світла (наприклад, світло в діапазоні 435-480 нанометрів сприймається як синій) або за допомогою декількох діапазонів світла, які в сукупності дають певний світло. Наприклад, змішування синього і червоного світла в правильних пропорціях дасть ефект фіолетового кольору. Теорія кольору - складна тема, але її повинен вивчати кожна людина, що бажає створювати кольорове полум'я.