Определение действия составов.

Описание набивания различного рода трубок естественно требует ознакомления с некоторыми свойствами горения состава в них, который имеют значение при устройств фейерверков; к ним принадлежат: время горения состава, степень силы упругих движущих газов, длина искристого луча, выбрасываемого трубками 1-го рода и сила света составов цветных огней.

Определение времени горения трубок. Фейерверочная декорация, как бы она сложна ни была, должна одновременно вспыхнуть, прогореть известно время, обыкновенно от 1 до 2 минут, и одновременно же погаснуть; эфФект картины много портится, если несколько фигурных свечей или форсов продолжают гореть, когда почти вся декорация погасла; так как догорающие огни изображают разбросанные линии и точки, не выражающие никакой определенной фигуры. Для достижения одновременности горения всех входящих в декорацию огней, следует определить время горения каждого при одной и той же высоте набитого состава, напр, в 1 дюйм, и по пропорции определить длину столба состава, который бы горел известное время; и так набивают искристыми составами швермера, а пламенные фигурные свечи на 1 дюйм и определяют по секундомеру время горения каждого состава; а потом переводят длину на время горения декорации. Поясним это примером: положим, что в декорации должны гореть форс, римские свечи и фигурные свечи: белого, красного и зеленого огней, и что декорация рассчитывается на 1,25 минуты, т. е. на 75 секунд. Пусть, при измерение времени горения дюймового столбика каждого состава, секундомер дал следующая числа в секундах:

тогда для 75" горения по пропорции определяются следующие длины столбов разных составов:

Следовательно нужно взять 3 перемены форсов, набитых каждый на 7,125 дм., не считая глубины пустоты. Длина фигурных свечей, прибавляя 0,125 дм. на подмазку, получится:

Если римские свечи 8 линейного калибра набиты каждая 9-ю звездками, промежутки между которыми набиты составом на 1,5 калибра, или 1,2 дюйма, то весь слой состава будет длиной 1,2*9 = 10,8 дюйма и он прогорит 10,8*5,5=59,4 сек.; следовательно римская свеча прогорит минуту; это можно поверить определением времени горения пробной римской свечи. Полнота впечатления требует, чтобы римские свечи погасли одновременно с другими трубками, а потому их следует зажечь 15-ю секундами позже остальных трубок; чтобы этого достигнуть, можно к стопину для поджигания римских свечей прикрепить кусок швермера, набитого форсовым составом на высоту 15/3,5, т. е. почти на 4,25 дм., который подожжет римские свечи после своего выгорания, т. е. задержать воспламенение их на 15", когда и всей декорации осталось гореть 60".

Определение силы форсов. Проектирование форсовых колес требует знания вращательной силы форсов, которая должна решить вопрос о числе и калибр трубок, подходящих для вращения колеса данных размеров и данного веса с требуемой скоростью. К сожалею, общих формул для решения этого вопроса не существует, и пиротехники, при определении числа и калибра форсов, действуют, так сказать, наощупь, руководствуясь с одной стороны общею теорией давления истекающих жидкостей, а с другой опытами над определением сравнительной силы форсов. Теория давления жидкостей выясняет, что давление газов прямо пропорционально упругости их, т. е. количеству образующихся в единицу времени газов и им температуре, и обратно пропорционально площади истечения. При горении одного и того же состава, температура образующихся газов, обусловливаемая больше всего характером химической реакции, может быть принята одинаковою, не смотря на количество состава, сгорающего в единицу времени, конечно в небольших пределах. При таком положении упругость газов будет прямо пропорциональна количеству их, т. е. горящей поверхности состава, или квадрату калибра трубки, и обратно пропорциональна диаметру жерла. На этом основании сила форсов, набитых одинаковым составом с пропорционально одинаковыми диаметрами жерл, будет пропорциональна квадрату калибров; так 5 лин. форс будет вдвое слабее 7 линейного ((7^2)/(5^2)=49/25=почти 2), а 10 линейного вдвое сильне 7 лин. ((10^2)/(8^2)=100/49= почти 2)

Но при изменении фарсового состава, а также при изменении относительной величины диаметра жерла, равно как при изменении обоих этих данных одновременно, отношение между величинами движущей силы форсов будет настолько отклоняться от вышеизложенного, что форс меньшего калибра может оказаться сильне форса большего калибра, иначе устроенного. Поэтому для определения сравнительной силы существующих на практике форсов нужно прибегать к опыту.

Обыкновенно для определения сравнительной силы форсов заставляют их вращать пробно колесо его приготовляют в виде легкого вертикального колеса довольно большого диаметра, около 2 аршин,; колесо это устраивают по возможности симметрично, чтобы центр тяжести совпадал с осью его.

Проверить совпадение это не трудно; нужно накладывать колесо по различным диаметрам на острый край доски, при чем ни одна половина, колеса не должна перетягивать другую, т. е. площадь круга колеса должна оставаться горизонтальной, при повороте колеса вокруг центра на остром ребре доски. Для произведения опыта с помощью пробного колеса, сравниваемы по силе форсы серединами длины привязываются к ободу колеса на противоположных его точках, (на концах одного и того ж диаметра колеса); вес форсов уравновешивается привязыванием камешков или гвоздей к легчайшему из них. Шейки форсов обращаются в одну сторону, напр. об вверх и соединяются стопином в проводной гильзе для одновременного воспламенения. Снабженное форсами колесо навешивают на горизонтальную железную ось и закрепляют гайкой. Когда форсы будут подожжены одновременно, то давление их составов будет стремиться вращать колесо в противоположные стороны; если сила форсов одинакова, то колесо останется неподвижным; если ж форсы будут не равной силы, то колесо будет вращаться сильнейшим форсом и вращательная сила равна будет разности давления обоих форсов. Опыты, произведенные этим прибором, подтвердили вывод теории а именно:

1) Форсы одного калибра, набиты одним составом и одинаковым числом ударов колотушки, обнаружили одинаковую силу, если набиты на одном и том же стержне; при разных же стержнях, форс с меньшим диаметрам жерла действует сильнее

2) Форсы разных калибров, при одинаковых: составе и относительном диаметр стержня, остаются в равновесии, если сумма поперечных сечений состава у форсов, привязанных к одной стороне колеса, равна сумме поперечных сечений состава форсов, действующих противоположно; напр. 10 лин.. форс уравновешивает 6 и 8 лин..

3) Сравнительную силу форсов разного калибра, набитых разными составами на стержнях разной относительной величины, очень трудно определить теоретически; ее только и можно получить опытом на пробном колесе. Поэтому перед составлением проекта колес пиротехнику следует испытать относительную силу форсов имеющихся у него калибров, при данных форсовых стержнях и составах.

Пробное колесо также весьма полезно для определения подъемной силы ракет при изменения их устройства, сравнительно с теми, которые оказали на практике хороше действие.

Определение длины огненной фонтанной ленты. В неподвижных искристых декорациях линии рисунка выполняются искристыми лучами, выбрасываемыми из фонтанов; лучи эти должны встречаться между собой не потерявши яркости; темные же промежутки в линиях портят эффект изображения. Это вызывает необходимость знать то расстояние от шейки фонтана, на котором луч сохраняет еще достаточную яркость и густоту. 

Для определения этого расстояния берут планку в 3 — 4 аршина длиною, разделенную на вершки или дюймы. На продольный выступ планки надевается пазом широкий брусок, который может двигаться вдоль планки; на другом конце планки к ней прикреплен неподвижно такой же брусок и против середины его ставится 0 и начинаются деления к другому концу. На бруске и планке проводятся линии под углом в 60° к планке, продолжения которых сходятся над серединой планки. К брускам привязываются испытываемые фонтаны шейками вверх; при этом наблюдают, чтобы оси фонтанов совпали с наклонными линиями, проведенными на брусках; для этого на брусках просверливают по бокам линии дырочки для продевания веревки, привязывающей фонтаны. Стопины фонтанов соединяются проводом для одновременного поджигания. Планка с фонтанами прикрепляется к стойке в горизонтальном положении. Когда фонтаны зажжены, наблюдатель смотрит издали и приказывает передвигать подвижной брусок с фонтанов в ту, или другую сторону, пока лучи фонтанов не встретятся над доской еще достаточно яркими; расстояниями жерла фонтана до точки схода лучей будет равно расстоянию между шейками фонтанов, так как треугольник, образуемый жерлами фонтанов и точкой пересечения лучей, имея два угла по 60°, правильный. Опыты показали, что длина фонтанного луча обусловливается теми же данными, как и сила форсов, т. е. при одинаковом фонтанном составе и равных относительных диаметрах стержней, луч получается длиннее в больших калибрах, а при фонтанах одного калибра, но разных диаметрах стержней, фонтаны с боле узким жерлом дадут боле длинный луч. Но длина лучей фонтанов разных калибров, одинаково устроенных, не пропорциональна квадратам калибров, а увеличивается с значительно меньшей быстротой. Вообще длина фонтанного луча, при употребляемых на практике небольших калибрах, простирается от 1,5 до 3 аршин и даже больше. Фонтаны больших калибров бросают огненный луч гораздо дальше; фонтан 2-дм. калибра бросает огненную струю на несколько сажен, а искры 6 дм. фонтана поднимаются выше больших деревьев.