Когда произносят слово "пиротехника", то для многих это взрывы, веерверки, зрелищные поджоги. Да! Но это только часть пиротехники. Есть еще более спокойные и часто совсем не зрелищные варианты использования выделевшегося (или поглощенного) тепла с помощью простейших технических или химических средств без взрывов. Основные законы пиротехники в любом случае одинаковы.
Первый опыт: Саморазогрев.
В свое время выпускались консервы с внутренним разогревом. Под консервной банкой была головка болта, специальным ключом головка слегка поворачивалась и тут же начинался разогрев содерхимого банки. Не до кипятка, но руки обжечь до пузырей было можно. Минут через пять после начала разогрева, банку можно было вскрывать и кушать её горячее содержимое. Удобно и быстро, не надо разводить костер или растапливать печь.
Устройство такого обогревательного прибора достаточно простое. Внутри обогревателя две емкости в одной негашенная известь, в другой вода закрытая герметичной перегородкой. Над нагревателем емкость с пищей. После открытия перегородки вода попадала на негашенную известь и в результате химической реакции выделяется тепло.
Можно запросто повторить подобный опыт и самим. Если нет негашенной извести, то ее можно сделать самостоятельно нагрев в костре до красна кусок мела или известняка. Брать голыми руками негашенную известь нельзя, можно обжечь руки.
Тут главное не переборщить с количеством воды. Для разогрева одного грамма воды на один градус необходимо затратить одну калорию тепла, следовательно для разогрева грамма воды до кипения нуно затратить 100 калорий. А вот чтобы испарить один грамм воды надо затратить 80 калорий. Поэтому для повышения Коэфециэнта Полезного Действия (КПД) разогрева лучше нагревать известь не доводя ее раствор до кипения. То есть надо добавить побольше воды.
Второй опыт: Самовозгорание.
Если в первом опыте мы использовали химическую реакцию, то во втором опыте используем биологическую энергию микроорганизмов.
Как известно каждый живой организм живет в довольно узком диапазоне температур. Для примера, если мы поставим обычную бражку (вода, сахар, дрожжи) и поместим емкость с раствором в помещение с температурой 18-25 градусов, то получим обычную слабоспиртовую (12-16 процентов) жидкость, пригодную для внутреннего употребления.
Если же температуру брожения повысить до 30-35 градусов, то в итоге уже получим уксус. А уксус даже с очень большого похмелья потреблять внутрь не рекомендуется.
В самых чистых дрожжах есть несколько видов живых микроорганизмов, каждый вид живет в строго определенном диапазоне температур и в своем диапазоне температур может подавлять жизнедеятельность других видов микроорганизмов. В выше приведенном опыте уксуснокислые выделения одних микроорганизмов подавляли жизнедеятельность микроорганизмов выделяющих спирт. Измеив температуру брожения можно добиться и противоположного эфекта.
В окружающей нас среде (земля, вода, воздух) находится множество микроорганизмов. Лишь некоторые активны, все же остальные находятся в состоянии споры (покоя) и оживут только в строго оптимальных условиях своего существования. То есть при соответствующей температуре, давлении, влажности, химическом составе окружающей среды, уровня радиации, эдектромагнитного и прочих излучений и так далее, и тому подобного.
На сегодняшний день официально зарегестрированы микроорганизмы сохраняющие свою жизнедеятельность (или активно живущие) от минус 273 (в жидком гелии) до примерно плюс 450 градусов по Цельсию (в черных курильщиках на дне Атлантики или в охладительных блоках атомных электростанций).
Нагребем кучу прелых листьев, навоза, сена-соломы, сырого угля, торфа и прочей органики. Куча должна быть большой, в тонну и больше весом. Размером тоже побольше, так чтоб тепло не выходило наружу и разогревалось внутри. А не обогревало окружающую среду. Чем больше куча тем меньше площадь поверхности выделяющей тепло в окружающую среду. Вот тогда и начнется постепенный нагрев кучи. Одни микроорганизмы постепенно будут сменять другие и в итоге, при температуре в 250-300 градусов начнется самовозгорание.
Тут тоже, если воды будет недостаточно то в абсолютно сухом горючем микроорганизмы впадут в фазу спор и разогрев прекратится. Если воды много, то вода начнет интенсивно испаряться и нагрев, то есть повышение температуры свыше 100 градусов (по Цельсию) на время приостановится, до испарения лишней воды. Опять же горючее не горит без доступа воздуха из атмосферы. Поэтому от качества горючего (пористости, площади поверхности отдельных частичек горючего ...) также много значит. Жидкий навоз можно разогреть только до 40-60 градусов. А кусковой уголь, торф, сено-солома, смесь навоза с большим количеством соломы, сырая вата-хлопок, очесы пеньки... загораются прекрасно.
Кто не верит, тот может проконсультироваться по этому вопросу у любого, сравнительно грамотного пожарника.
Опыт третий: Костер.
Проделаете самостоятельно. Заодно ответьте на вопрос: Почему сырые дрова горят хуже сухих? И почему сухие дрова хорошо смоченные в бензине или в солярке все равно горят?
Опыт четвертый: Определение критических размеров.
Пробуем обычной или специальной охотничей спичкой поджечь деревянное и абсолютно сухое бревно. Неполучается?
Берем полено и также спичкой поджигаем. Опять не получилось? Берем деревяшку сечением поменьше и снова поджигаем. Сечение, это поперечная площадь деревяшки. Опять не получилось поджечь, тогда уменьшаем сечение еще больше, до тех пор пока деревяшка не начнет, не зажигаться, а самостоятельно гореть.
Если все же зажгли, то измерьте площадь деревяшки, а заодно и минимальную толщину деревяшки. Вот это будет максимально критическая площадь и толщина горения данного материала.
Точно также уменьшая сечение и поджигая, можно найти и минимальное критическое сечение, при котором этот материал уже не горит. Определение минимальной и максимальной площади сечения горения имеет сугубо практический интерес. Например, какого диаметра должен быть фитиль для феерверка? Достаточно нитки или нужен шнур? Теперь вы уже можете сами определить.
А какой диаметр должен быть у запального отверстия пушки или у старинного мушкета?
Видите как просто, начали с площади полена, а заодно узнали как расчитать сечение бикфордова шнура.
Средства воспламенения.
Между коробкой для салюта или какого-то другого пиротехнического устройства и спичкой в ваших руках должно быть какое-то замедляющее устройство, позволяющее вам отбежать на достаточно безопасное растояние. Понятно, что совать горящую спичку сразу в сопло самодельной ракеты опасно. Можно лишиться глаз (пальцев и рук) и тогда вы уже не увидите как эта ракета высоко полетит или вас, именно в этот момент, начнут волновать совсем другие проблемы. Следовательно, прежде чем начинать опыты с огненой техникой (пиротехникой), надо научиться это делать безопасно и желательно на безопасном растоянии от пиротехнических устройств.
Вспоминаю такой случай. В одном пионерском лагере под Москвой, сказочный Робин Гуд должен был выстрелом из лука поджечь праздничный костер. Площадка с детьми была маленькая и Робину Гуду надо было стрелять через всю площадку горящей стрелой, между двух групп сидящих детей. Кучу дров для костра облили бензином, к стреле привязали свечу бенгальского огня и как только бенгальский огонь на стреле загорелся, так Робин пульнул стрелой в кучу дров. Стрела попала, но дрова не загорелись. Выстрел повторили еще несколько раз, каждый раз попадали, но дрова по прежнему не загорались.
Вот так организаторы сами испортили начало праздника. Вдобавок, стрела из лука пролетала слишком близко от детей, плюс возможный рикошет горящей стрелы тоже представлял опасность для окружающих.
Но тоже самое можно было сделать намного проще, зрелищней и безопасней. Нажали на кнопку и костер "сам" загорелся.
А как это? Сейчас расскажу.
Нужна лампочка с патроном на напряжение от 3 до 6 вольт. Например от ручного фонарика. Нужен также двойной провод, батарейка (чтобы лампочку зажечь) и кнопку-включатель. Еще надо немного пороху (или серы от спичек) и клей.
Лампочку проверте на исправность и если она горит делаем следуещее. Осторожно раздавливаем стекло лампочки в тисках, так чтоб спираль лампочки не пострадала. Спираль (лампочки) макаем в клей и осторожно обсыпаем порохом. Когда первый слой пороха подсохнет, еще раз макаем и снова обсыпаем. Воспламенитель готов.
Осталось протянуть провод, собрать-соединить батарейку, кнопку и патрон с проводом. Теперь ввернув в патрон целую лампочку, можно проверить работу устройства. А ввернув доработанную лампочку, можно в любой момент нажав кнопку и на значительном расстоянии зажечь костер или стопин ракеты, феерверка и т.д.
Стопин это простейший вариант бикфордова шнура. Берем тонкую полоску туалетной бумаги. Бумага должна быть рыхлой и тонкой. Намазываем опять же сверхтонкую полоску клея и посыпаем клеевую полоску, нескупясь, черным порохом. Лишний порох можно стряхнуть после высыхания клея. В сущности это уже стопин. Стопин можно свернуть трубочкой. Или стопин можно сделать из нитки, тонкого шшнурка. Но сначала надо ту нитку или шнурок пропитать раствором калийной селитры. Нет селитры, можно пропитать крепким раствором марганцовки. Нет марганцовки, пропитайте в растворе черного (дымного) пороха. В черном порохе тоже селитра есть.
В древности для получения селитры (или нитрата калия) служили селитряницы, это кучи из смеси навоза с известняком, строительным мусором и т. п. с прослойками из соломы или хвороста. При гниении навоза образовывался аммиак, который в процессе нитрификации превращался вначале в азотистую, а затем в азотную кислоту. Последняя, взаимодействуя с известняком, давала нитрат кальция Ca(NO3)2, который выщелачивался (растворялся) водой. Добавка древесной золы (состоящей в основном из поташа) приводила к осаждению известняка CaCO3 и получению раствора нитрата калия (калийной селитры).
А если попроще то содержимое селитряниц растворяют в воде, проливая одной и той же водой селитряную кучу несколько раз. Затем воду проливают, также несколько раз, через золу из печки. Выпарив осторожно раствор, получим техническую селитру. Добавлять именно эту селитру в окорока и колбасы не рекомендуется.
Зато селитра может пригодится для изготовления пиротехнических фитилей, стопинов, трутта, удобрения.
Подожженный фитиль из пропитанных раствором селитры шнурка или нитки, не будет тухнуть на ветру. Скорость горения фитиля один сантиметр за две три секунды.
Если фитиль покрыть (макнуть) водостойким клеем и обсыпать черным порохом, получится стопин круглого сечения. Скорость горения чуть больше сантиметра в секунду.
Можно провести красивый опыт с раствором селитры. На газете пишем раствором селитры какое-то слово. Когда раствор высохнет, надпись будет не видна, но стоит только ткнуть горящей сигаретой в то место где высох раствор и побежит горящая дорожка по надписи. Рисуя огнем написанное.
Хочу заранее уберечь иных торопыг от возможных ошибок. Описывая изготовление стопинов я не написал как сделать бикфордов шнур. Иные (торопыги) просто наполняют порохом стержень от шариковой ручки и считают такое устройство неплохой заменой бикфордовому шнуру. А это не так. Во первых, для всевозможных замедлителей применяют только черный порох, а не любой. Во вторых, черный порох горит по разному в зависимости от условий. Вот если черный порох запресовать в жесткую трубочку (диаметром 2-3мм), то порох будет в трубочке гореть медленно, со скоростью 1-1,5 см в секунду. Если же в трубочку просто насыпать пороха, то порох сгорит моментально и никакого замедления не получится.
Но это тоже можно использовать. Например, копия ракеты "Восток" имеет сразу пять двигателей, которые и поджечь надо одновременно. Если даже один двигатель не заработает, ракета завалится и вся работа по изготовлению ракеты окажется напрасной. Для таких копий делают метелку из трубочек с порохом. Один конец каждой трубочки вставляют в сопло двигателя, а другие концы трубочек соединяют и порох в трубочках зажигается вышеописанной, доработанной лампочкой.
Раз уж пошел разговор о самодельных ракетах, то ракетные двигатели для мини ракет-копий делают из пресованных колец, из черного (дымного) пороха.
В удаленных от цивилизации поселках, самодельные ракеты могут оказаться неплохим украшением праздника. Опять же знания не обязывают что-то делать, а вот уберечся от элементарных ошибок можно и нужно, хотя бы на всякий случай.
Если мы просто насыпем порох в какую-то емкость и порох подожжем (опыт проводим мысленный), то порох сгорит моментально, точнее взорвется. Если порох в ракетном двигателе просто запресуем и подожжем, то не зависимо от вида сопла, порох будет гореть с торца и энергии такого горения не хватит для взлета ракеты. Если же в запресованной шашке пороха просверлить по оси отверстие, то площадь горящего пороха резко увеличится и ракета получит соответствующий толчок.
Порох в таких двигателях сгорает очень быстро, доли секунды, поэтому точнее будет называть подобное воздействие толчком, а не тягой.
Можно очень быстро изготовить мини ракеты, склеив их из бумаги и истратив примерно один грамм пороха на один двигатель ракеты.
Для справки, на один заряд охотничьего патрона 16 калибра идет пять грамм пороха.
Останавливаться на цетре тяжести ракеты, центре давления, площади оперения и как из всего этого слепить ракету рассказывать не буду, хоть это и очень важно. А вот как изготовить двигатель для мини ракеты расскажу.
Берем карандаш и наматывая на него газету с клеем получаем трубочку. Кода высохнет клей это будет корпус двигателя и заодно ракеты. Теперь в корпус вставяем два карандаша и между ними запресовываем пороховые, нет не шашки, а таблетки. А из таблеток составляем шашки. Точнее, подсыпаем пороху на одну таблетку и пресуем. Далее опять подсыпаем на одну таблетк и опять пресуем. Чем прочнее будут шашки тем лучше. Отверстие по оси сделаем позже.
Карандаши бывают разного диаметра, поэтому нормальная высота шашки двигателя 4-5 диаметров. Сверхмощными двигателями не увлекайтесь, ракета просто взорвется и все.
Шашка двигателя должна быть запыжена на клею пробкой со стороны головки ракеты и ограничена соплом с другой стороны. Сопло клеется также из бумаги. Для этого из бумаги вырезается длинный и почти равнобедренный треугольник, одна сторона мажется клеем и начиная с тонкого концабумажка наматывается на проволочку. Диаметр проволочки будет диаметром сопла. Наружный диаметр сопла должен входить (на клею) в корпус ракеты. На этой же проволочке навивают направляшку-кондуктор для сверления отверстия отверстия в пороховой шашке. Один конец проволочки стачивают под отвертку и этой отверткой через кондуктор вручную рассверливают отверстие. Чем длиннее осевое отверстие в шашке, тем больше импульс и больше давление в двигателе.
В отверстие двигателя добавочный порох подсыпать не надо, двигатель просто взорвется.
Фитиль или стопин делают по диаметру осевого отверстия двигателя, длина фитиля или стопина должна быть соответствующей, так чтоб вы успели отбежать метров на двадцать.
И ракета должна взлетать с надежных направляющих, так как завалившаяся ракета может улететь в любую сторону. Направляющими для ракеты может быть доска с прорезью для стабилизатора, или три, четыре проволочныхштыря закрепленных параллельно, вокруг корпуса ракеты.
Если ждете продолжения, то голосуйте рецензиями.