Составы первого рода. Сильные

Составы этой категории должны удовлетворять следующим условиям:

1) Гореть с требуемой быстротой и образовать при горении или яркую ленту из блестящих искр, или большое объемистое пламя. 

2) Образовать при горении достаточное количество упругих газов для произведения требуемого давления. 

3) Образовать при горении малое количество твердого остатка возможно легкого и рыхлого, удобно выбрасываемого из трубок силой вылетающих газов, плотный объемистый осадок может засорить жерло трубки, затруднить вылет газов тем и содействовать разрыву трубки.

Наиболее сильный и быстрогорящий состав представляет пороховая мякоть; она настолько сильна, что трубки не выдерживают напора газов, исключая самых малых калибров швермеров и бомбовых трубок. Для употребления ее в качестве состава, необходимо замедлить горение и тем ослабить силу газов. Чтобы ослабить силу мякоти можно или:

1) прибавить к ней постороннее тело, - примесь, которое увеличит объем, занимаемый известным количеством мякоти в гильзе и понизит температуру газов отнятием теплоты на свое нагревание, или 

2) смешать мякоть с медленно горящей основной смесью. 

Относительное количество примесей может ослабить силу газов и быстроту горения мякоти до требуемой степени, а следовательно может дать весьма много составов, отличающихся друг от друга и быстротой горения, и упругой силою развивающихся газов.

Составы 1-го рода можно подразделить на три группы, из которых только первая имеет большое применение в фейерверках: 

1) Искристые - они при горении выбрасывают из трубки накаленные искры, которые светятся в воздухе и производят блестящую искристую ленту определенного характера. Достоинство состава определяется длиною и пышностью искристой ленты; образующееся же у устья трубки пламя бывает тусклым и не увеличивает эФФекта. Эти составы наиболее красивы и употребительны для салютов. 

2) Пламенные - они развивают при горении ту же упругую движущую силу газов, выбрасывающую яркое и объемистое пламя, но накаленных искр отделяют мало. 

3) Двойные - составляют середину между искристыми и пламенными, т. е. должны выбрасывать и искристую ленту, и объемистое яркое пламя. 

Составы эти мало исследованы, употребляются редко и еще реже с успехом. Упоминаются же больше для полноты номенклатуры.

1) Искристы составы. Они образуются сильно горящей основной смесью, к которой прибавляют: крупно истолченный уголь, стальные, железные, медные, цинковые опилки, или другие крупные порошки, накаливающееся до бела при горении смеси, и выбрасываемые в виде искристой ленты. Наиболее сильно горящей основной смесью принимается пороховой состав, который обыкновенно и употребляется в виде пороховой мякоти; но к мякоти прибавляют еще столько же мелкого угля, сколько его входить в пороховой состав; добавленный уголь соединяется химически с недостаточным количеством кислорода селитры и обращается не в углекислоту (С02), а в окись углерода (СО); такую смесь часто называют основным составом. Формула пороха, как известно, выражается уравнением: 

2KNO3+3C+S=K2S+3CO2+N2

основного же пиротехнического состава 2KNO3+6C+S=K2S+3CO+N что дает вес частей для:

Следовательно основной состав образуется из:

Эта смесь называется также калиевой мякотью №2 и употребляется во всех искристых составах с серой. Она приготовляется или из пороховой мякоти и угля, или из селитры, серы и угля, смешанных в означенной пропорции. В первом случае смесь будет очень сильна и будет рвать трубки, особенно если мякоть просеяна не через самое мелкое сито; во втором случае состав боле пригоден, но сила его будет очень много зависеть от степени совершенства смешения составных частей. Показанные в копии главы рецепты весьма сильны и хороши, если для основного состава взяты селитра, сира и уголь и тщательно перемешаны в бочки или котле.

Для уменьшения силы основного состава до требуемой степени и образования искристой ленты, прибавляется к нему такое тело, которое накаливается при горении состава и выбрасывается из трубки в виде огненных искр; оно не входит в химическое соединение с элементами смеси, но увеличивает объем состава, отнимает теплоту для своего накаливая и тем уменьшает количество газов и понижает температуру, а следовательно ослабляет их упругость. С этою целью можно употреблять всякое тело, способное быстро накаляться до красна и сохранять на воздухе в полученный огненный цвет, т. е. не скоро гаснуть. Обыкновенно для этого берут уголь, а также железные или стальные опилки, но можно употреблять многие другие вещества, например чугун; цинк, сплав цинка с медью, деревянные опилки, фарфор. Все они дают огненную ленту общего вида, но каждое придает ей некоторый оттенок, так что употребление одной или другой примеси заметно видоизменяет ленту: важно только то, чтобы примесь образовала искры и ослабляла состав до требуемой степени. Чаще всего употребляется для примеси крупно истолченный уголь из твердого дерева; он очень дешев и наиболее исследован. Примись угля образует серию составов, называемых обыкновенно углевыми. Относительно количество крупного угля, обусловливающее требуемую силу состава, представляет величину переменную, зависящуюся и от рода состава, и от величины калибра набиваемой гильзы, так как для меньших калибров требуются вообще более сильные составы.

Составы большой средней и малой силы. Искристые составы, по требуемой от них сил действия, делятся на три сорта:

а) Большой силы для швермеров и Форсов, 

б) средней силы для жаворонков, водяных бегунов, квекарей и 

в) малой силы для ракет. 

Условимся называть буквой n величину калибра гильзы в линиях, при этом число n будем принимать за ближайшее целое четное число к действительной величине калибра, если она дробная. Если означим через практический коэффициент, зависящий от сорта искристого состава, то произведет kn будет выражать число золотников крупного угля на 113 золотников основного состава. 

По опытам найдено, что для составов большой силы k=0.5; для средней 0.75, а для малой 1.

Таким образом рецепт каждого углевого искристого состава выразится легко запоминаемую формулой:

Значит для 6 линейной ракеты (k = 1), 8 лин. жаворонка (k = 0.75) и 12 линейного Форса (k = 0.5) нужно брать один и тот же состав, если не обращать внимания на величину крупинок угля.

Если крупный уголь заменить в состав другим веществом, способным образовать искры, то это последнее должно отнять от основной смеси столько же теплоты, т. е. настолько же ослабить упругость газов, сколько отнимает ее заменяемое количество угля, а эта способность зависит от теплоемкости вводимого тема; если она в 2,3,4.... раза менее теплоемкости угля, то количество этого тела должно быть в 2,3,4.... раз больше количества занимаемого им угля. Известно, что теплоемкость железа почти в 2 раза меньше теплоемкости угля, а потому для получения состава с железными, стальными, или чугунными опилками, равносильного с углевым, нужно брать опилок вдвое более угля, т. е. коэффициент k в нашей формуле увеличить вдвое.

Такие составы выбрасывают при горении до бела раскаленные опилки и образуют более яркую и блестящую ленту, называемую ясминою или бриллиантовой, самые составы с опилками называются ясминными, опилочными, или бриллиантовыми.

Наконец можно получить искристые составы с двуцветной лентой розовой от угля и ясминною от опилок; для этого нужно к основному составу прибавить половинные количества угля и опилок; например, для 12 линейных форсов - 3 части угля и 6 частей опилок на 113 частей основного состава.

Слабые составы. Иногда от состава вовсе не требуется подъемной силы, например, в римских свечах; такие составы называются слабыми и получаются прибавлением на 113 частей основного состава 2n частей угля; уголь должен быть мелкий, крупный же не успеет весь раскалиться в трубки. Подобный состав горит медленнее других искристых и образует слабую и короткую огненную ленту - метелку. Уголь можно заменить или весь или на половину двойным количеством опилок на общем основании; тогда получится бриллиантовый или двуцветный состав для римских свечей.

Искристые составы иногда образуются способом, отличающимся от вышеописанного; именно, прибавляют примеси непосредственно к обыкновенной пороховой мякоти, или составным ее частям, не разбавленным углем для образования при горении окиси углерода; к мякоти прибавляют большое количество стальных опилок равное 5n. Таким образом получают состав, почти равный форсовому обыкновенному, но горящий медленнее и дающий весьма богатую огненную струю. В фонтанах этот составь гораздо красивее обыкновенная фарсового. Вместо железа рекомендуется дробленый цинк, который вылетает из трубки в виде крупных огненных искр голубоватого цвета; но чистый цинк легко окисляется в составе, а окись цинка не дает красивых искр; поэтому лучше брать сплав из 2 частей цинка с 1 частью меди. Теплоемкость сплава цинка с медью почти в полтора раза менее теплоемкости железа, а потому этой примеси следует брать полуторный вес против железных опилок.

Для составления медленно горящего искристого состава большой силы можно руководствоваться следующим рецептом:

Составы для каскадов. Для получения особенно пышной искристой ленты, долго не гаснущей на воздухе, весьма хороши составы с азотно-свинцовой солью, употребляемой в виде сильного азотно-свинцового угля; для усиления смеси прибавляют сильный селитро-уголь, а также стальные опилки или стружки. Фонтаны, набитые этими составами, горят тихо, спокойно и весьма хорошо изображают падающую воду. Составы должны быть весьма тщательно перемешаны, иначе они будут гореть очень долго; составы горят весьма медленно и настолько слабы, что не могут проявлять движущей силы, а только годятся для неподвижных фонтанов. Эти же составы хороши для искристых звездок и огненного дождя золотого без опилок и серебряного со стальными опилками. Свинцовые составы предложены французским химиком Тессье и мало еще исследованы. Выгода этих составов заключается еще в том, что они не содержат в себе серы, и следовательно не отделяют удушливого газа сернистой кислоты, а потому могут гореть в закрытых помещениях.

Составы без серы. Иногда форсовые и фонтанные декорации сжигаются в садах, на балконах и других закрытых от ветра местах; тогда вентиляция воздуха не на столько сильна, чтобы скоро разносить удушливую сернистую кислоту, образующуюся в значительном количестве при горении составов с серой. Для таких случаев рекомендуются составы без серы. Основной смесью для них служит селитро-уголь №2 а к нему прибавляется или крупный уголь, или опилки, или то и друго вместе, но во всех случаях в половинном количестве по отношению к составам с серой. Эта комбинация дает три серии новых искристых составов такой же силы, как и прежде описанные; они горят медленнее серных; образуемая лента беднее как по величине, так и по блеску. Составы без серы производят при горении меньшей эффект, чем составы с серой, и употребляются только но нужде или за недостатком очищающего воздух ветра, или по невозможности иметь серу.

2. Пламенны составы 1-го рода (селитро-серные). Способ образования составов ослаблением силы пороховой мякоти при помощи добавляемой основной смеси дает ряд составов, отделяющих при своем горении пламя. Медленные смеси претерпевают в составе химическое разложение на счет содержащегося в них кислорода и выбрасывают из трубки газообразные продукты разложения, а не накаленные частицы, дающие искры и сгорающие по вылете из жерла за счет кислорода воздуха, подобно крупному углю и опилкам искристых составов; такие составы называются пламенными. Обыкновенно сильные пламенные составы называются селитро-серными потому, что ослабляющей мякоть смесью берется селитро-сера.

Итак, если возьмем определенное количество мякоти и будем примешивать к ней селитро-серу в разных количествах, то по мере увеличения относительного количества селитро-серы, получим составы, горящие с меньшей скоростью и обнаруживающие меньшую силу упругих газов. Пороховая мякоть состоите из 75 частей (или 0,75 своего веса) селитры и 0,25 (своего веса) смеси серы с углем. Селитро-сера состоит из такого же количества селитры и 0,5 части серы. Хотя в 100 частях селитро-серы содержится селитры 76 частей, т. е. несколько более 0,75, но разность эта составляет не более 1% смеси, а потому для практики не существенна и может не приниматься в соображение. Из этого следует, что всякий селитро-серный состав будет заключать в себе одно и то же количество селитры, а именно 0,75 своего веса и 0,25 часть смеси серы с углем, в которой количество угля будет убывать по мере прибавления селитро-серы, заменяясь таким же количеством серы. Это ясно видно из следующей таблицы.

Итак скорость горения и сила действия селитро-серных составов будет зависать от количества входящей в них мякоти, или, что все равно, от процентного содержания в них угля; чем больше в состав процентов угля, тем он сильнее и наоборот. Опыт показывает, что селитро-серный состав, содержащий меньше 1% угля, почти не горит; из таблицы смесей видно, что 1% угля соответствует смеси из 1 части мякоти и 12 частей селитро-серы. С другой стороны предельная сила состава (чистая мякоть) получается при 13%-15% угля, смотря по тому, как выведен состав пороха — теоретически или по принятой у нас пропорции.

Увеличение количества угля сверх указанного предала будет служить для ослабления состава, переходящего при этом в искристый. Селитро-серные составы часто называются по процентному содержанию в них угля; так говорить семипроцентный и двухпроцентный селитро-серные составы.

Составление рецепта селитро-серного состава требуемой силы т.е. с потребным процентом угля совсем просто: в него войдет 75 частей селитры, данный процент угля, остально — сера. Для получения же состава из готовой мякоти и селитро-серы, нужно только определить количество мякоти, заключающей требуемое количество угля и это количество добавить до 100 селитро-серой; например, чтобы получить 2-х процентный состав из нашей мякоти, содержащей 15% угля, нужно определить количество мякоти, содержащее 2% угля из пропорции: 15:100=2:х, откуда х=2,100/15 = 13,5. Следовательно в 2% состав войдет:

или приблезительно

Состав этот дает довольно сносный белый огонь для фигурных свечей.

При большом проценте угля селитро-серный состав будет сильный, пригодный для форсовых гильз, при малом слабый, для гильз 2-го рода. Границей между ними можно принять, как показывают опыты, 5% угля, так что составы, заключающие 5 и более процентов угля относятся к сильным, а содержание меньше 5% угля к слабым; последний горят довольно медленно и дают яркое белое пламя, чистота и яркость которого увеличивается вместе с уменьшением угля; при этом быстрота горения конечно уменьшается. Сильные селитро-серные составы дают особую серию рецептов, в которых процент угля изменяется в зависимости от требуемой силы форсовый, ракетные составы... и от величины калибра гильзы; при этом для малых калибров требуются составы большей силы.

Селитро-серные составы почти никогда не употребляются для ракет и жаворонков по следующим причинам: 

1) составы эти при быстром полет дают хотя светлую, но очень короткую струю, много уступающую длинной и роскошной искристой ленте. 

2) Ракеты с селитро-серными составами часто разрываются при спуске, особенно посли хранения готовых изделий, хотя и не продолжительного.

Причину разрыва следует искать в том, что состав дает большое количество твердого остатка, засоряющего жерло трубки и трудно выталкиваемого из нее газами. При хранении ракет состав может отсыреть, а от этого будет мене полно разлагаться не образует еще более вредного твердого остатка, засоряющего трубку. Следовательно для отстранения разрыва ракет с селитро-серными составами нужно во-первых увеличить ширину внутреннего их канала, т. е. набивать на более толстом стержне, а во-вторых не хранить долго готовых ракет, а спускать их скоро после набивки. Употребление селитро-серных составов для римских свеч такж мешает образование большого количества остатка, задерживающего вылет звездок. 

Итак, сильные селитро-серные составы употребляются почти исключительно для форсов и фонтанов, при этом количество селитро-серы выражается, как и в углевых составах, числом kn где n выражает калибр трубки в линиях, а k — коэффициент, выведенный из опытов. Таким образом общая формула сильного пламенного состава будет:

Вместо селитро-серы иногда употребляют азотно-натро-серу (73 ч. азотно-натровой соли и 27 частей серы), селитро-цинк (38 селитры и 62 мелкого порошка цинка) и селитро-уголь № 1 (87 селитры и 13 угля); от этого пламя получается другого цвета — желтого, голубовато - зеленого или розового. Азотнонатро-сера замедляет больше горение мякоти, а потому ее берут меньше (коэффициент k уменьшают); селитро-цинк и селитро-уголь № 1 можно брать в таком же количестве, как и селитро-серу.

Во многих пиротехнических изделиях рекомендуются составы для цветных Форсов с бертолетовой солью но, кажется, следует предпочесть получение яркого пламени другим способом, не прибегая к опасным составам; достаточно для этого рядом с форсом прикрепить яркую фигурную свечу, или бенгальский огонь, конечно небольшого калибра, иначе яркий свет свечи затмит искры фарсового огня.

Пламенные составы без серы. Для получения этих составов пользуются тем же способом, как и при получении искристых составов без серы, а именно: пороховую мякоть заменяют сильным селитро-углем (№2, из 81 части селитры и 19 угля); к ней прибавляют вместо селитро-серы и азотнонатро-серы слабыя смеси селитро-угля (селитры—87 частей и угля 13) и азотнонатро-угля (азотнонатровой соли 85 и угля 15), а также селитро-цинк; но во всяком случае количество ослабляющих силу состава примесей берут вдвое меньше, нежели в селитро-серных составах, т. е. коэффициенту k придают вдвое меньшее зкачение. Про эти составы можно сказать тоже, что и про искристые составы без серы; они менее красивы и употребляются только за невозможностью пользоваться составами с серою.

3) Двойные форсовые составы производящие и пламя, в искры, также рекомендуются некоторыми любителями для разнообразия, но они очень мало исследованы и почти не употребляются; в фейерверках по сравнительно слабому эффекту.

Что бы произвести сколько-нибудь заметное впечатление, он должны быть набиты в трубки большого калибра, не мене 8 линейного; отверстия шейки для вылета огня должно быть широкое, не мене 0,5 калибра, иначе оно скоро засорится массой, твердых продуктов горения (шкварок) и вместо пламени и искр будет виден один дым.

Для получения рецептов этих составов можно смешивать поровну составы искристых и пламенных огней соответственного калибра. Наиболее удачные составы этого рода можно получить из медленных искристых фонтанных составов, отбрасывая в них половинной количество опилок и заменяя его селитро-серой или слабым селитро-углем №1 в количестве равном 3n.

Рецепты составов 1-го рода помещены в конце настоящей главы:

На левой стороне приведены рациональные рецепты в смесях в общем виде, а на правой как примеры, выведенные из них количества составных веществ для некоторых калибров. Рецепты эти представляют двоякую выгоду: 

1) Приготовление по ним составов очень упрощено: калиевую мякоть № 1 и № 2 или седитро-уголь № 2, составляющих главную основную массу всех пиротехнических составов, можно заготовить заране в большом количестве и испытать основательно; имея же их под рукою готовыми, весьма легко и скоро получить все искристые или пламенные составы, требующиеся в значительном количестве при всяком фейерверке. 

2) Исправление такого состава, если бы он оказался неудовлетворительным, производится весьма легко изменением количества примесей и других ослабляющих силу состава смесей.