Исследовательская работа

Фейерверк своими руками!

Автор проекта: Собирова М.И.

Руководитель проекта: Сергалиева Н.С.

Введение.

Задумывались ли Вы когда-нибудь, как делаются фейерверки в промышленном производстве и возможно ли изготовить его собственноручно? Мы задумались над этим вопросом после боя курантов, когда небо озарилось тысячами сияющих разноцветных огней. Тема моей работы «Изготовление фейерверка своими руками». Выбрали именно это тему, потому что в современности она очень актуальна. Ведь фейерверк стал непременным атрибутом праздников, особенно это касается Нового года, когда всё небо освещается множеством взлетающих в него огоньков. Хороший фейерверк стоит недёшево, поэтому я задумался над вопросом: «Из чего и как делаются фейерверки? А можно ли сделать фейерверк своими руками?» Это и будет целью моей работы. Но обо всём по порядку!

Гипотеза работы: предположим, что можно создать пиротехническое изделие своими руками.

Цель исследования: узнать и выяснить, что такое фейерверк, и понять, как можно изготовить его в домашних условиях или доказать, что это невозможно.

Задачи:

• Изучить историю возникновения.

• Систематизировать и изучить информацию о производстве фейерверков (свойства, состав, способы производства).

• Создать макет с целью проведения опыта.

• И непосредственно опыт, не забывая о мерах предосторожности.

Методы исследования:

работа с литературными источниками,

интернет-ресурсами,

эксперимент.

Мы составили план реализации проекта. Приложение 1.

Глава 1. «Сущность, история и способы производства фейерверков».

История появления фейерверков

Существует предположение, что история фейерверков берёт своё начало из Китая, примерно 2000 лет тому назад, так как их точное происхождение остаётся неясным. Вполне возможно, что китайцы случайно обнаружили взрывы путём сжигания бамбуковых тростей. Вероятно воздух внутри пустого тростника, расширенный теплом, взрывался. Древние китайцы использовали этот «тростниковый фейерверк» чтобы отогнать призраков или злых духов, которых они отпугивали яркими искрами, сопровождая их громкими звуками. И продолжалось это до тех пор, пока китайцы не изобрели порох. В поиске эликсира бессмертия даосские учёные смешали селитру, древесный уголь и серу, получив чёрный порошок, который горел медленно, но очень устойчиво и ярко.

Новый год при правлении императора Ю-Суна отметили по-новому: засыпая чёрный порошок в стебли бамбука и закидывая тысячи таких изделий в костер. Потом огненные зрелища были объявлены частью религиозной церемонии, и на них ввели государственную монополию. Применять порох разрешалось только специально обученным монахам. Это и были первые пиротехники.

Лучшими мастерами по устройству фейерверков в XIV-XV веках по праву считались итальянцы. Они устраивали свои фейерверки на деревянных помостах, украшенных статуями, и живописно, широко использовали иллюминацию. Статуи извергали языки пламени, а живописные полотна представляли собой транспаранты, подсвеченные огнём. Таким образом, уже начиная с XIV века о фейерверках можно говорить, как о виде зрелищного искусства. Но несмотря на то, что фейерверки итальянских мастеров были чрезвычайно сложными и являлись впечатляющими произведениями искусства, технология на то время была ограничена количеством цветов и яркости. На протяжение XIX века внедрение алюминия и магния значительно увеличило яркость фейерверков, а изобретение хлората калия французским химиком Клод-Луи Бертолле (который пытался улучшить порох, используемый войсками Наполеона) сделало возможным производить более интенсивные цвета.

В Россию эти красочные огни стали завозиться из Германии примерно в XVI-XVII веках и сразу приобрели популярность среди знати. Известно, что большим любителем пиротехники был Пётр I. Он работал над усовершенствованием этого искусства, создавая сложнейшие пиротехнические фигуры. Вскоре фейерверки появились на многих русских праздниках.

В середине XX века салюты стали более современными. Были уже не просто изображения и фигурки, а огромный выбор цветов, размеров, форм, которые менялись в зависимости от праздников.

1. Как производят современные фейерверки.

На первый взгляд изготовление салютов – несложная процедура. Однако в процессе создания праздничных фейерверков приходится иметь дело непосредственно с взрывчатыми и огнеопасными веществами. Пиротехническое производство – процесс, который требует жесткого контроля на всех этапах. Чтобы мы с вами увидели яркие огненные вспышки в праздничном небе, каждая гильза проходит через десятки рук, и процесс производства длится 9 дней.

Современный фейерверк состоит из пластикового корпуса, папье-маше или плотной бумаги, окружающей разные отсеки, разделённые картоном. В основании корпуса находится небольшой отсек, содержащий чёрный порох, необходимый для вышибания фейерверка в воздух. Чёрный порох состоит из смеси селитры, древесного угля и серы в пропорции 25:3:2 по весу. Большой отсек содержит части смеси химических веществ, которые при возгорании производят яркий свет и различные цвета. Их называют «звёздки». Звёзды состоят из топлива, красителя и окислителя для сжигания топлива. Топливо может быть медленного горения, такое, как уголь, декстрин (на основе кукурузного крахмала), красная смола, чтобы получить тусклые, долго длящиеся эффекты, или быстрого горения, такие как алюминий, магний и титан для получения ярких кратковременных эффектов. Сахар может быть использован как топливо для производства дыма. Красители включают алюминий, магний или титан (белый цвет), углерод или железо (оранжевый), соединения натрия (жёлтый), соединения меди (синий), карбонат стронция (красный) и нитрат бария или хлорат бария (зелёный).

Изготовление звезд. Ингредиенты для приготовления звёзд поставляются химическими компаниями и хранятся в бочках. Во время смешивания химические вещества зачерпываются из бочек, дважды взвешиваются и просеиваются через медные экраны для удаления комков. Просеянные порошки высыпают на большой лист бумаги и перемешивают вручную.

Затем смешанный порошок помещают в бочки и переносят в другую комнату, где производится формовка и нарезка. Порошок замешивается на воде для получения мякоти (мягкого теста). Порции теста заливаются в специальную деревянную форму в виде буханок хлеба. При этом мякоть хорошо утрамбовывают в ячейки деревянным молотком. А так как оно находится во влажном состоянии, то с ним легко и безопасно работать, не боясь воспламенения.

Большие буханки порохового теста весят по 16 кг каждая. Они разрезаются на слои, а затем на небольшие кубики. Их размер находится в пределах от 15 мм до 5 см. Ещё влажные кубики посыпают чёрным порохом, который поможет им быстро загореться при взрыве фейерверка. В конце их оставляют сохнуть на бумажных экранах. Высушенные кубики теперь являются готовыми звёздами.

Изготовление зарядов. Звёзды переносят в упаковочную комнату и помещают в картонные контейнеры. Внутри цилиндрического контейнера находится полая картонная трубка, вокруг которой равномерно засыпают звёзды. После заполнения главного контейнера полую трубку заполняют чёрным порохом и вынимают. Он заполняет пространство между звёздами и служит для их зажигания и рассеивания. После всего контейнер закрывается бумажной заглушкой, и теперь он называется «заряд».

Заряд оборачивается прочными лентами, этот процесс известен как навивка. Некоторые заряды вместо навивки сделаны из пластика или очень прочного картона, чтобы выдержать усилие на разрыв при запуске. Фитиль-замедлитель (короткий медленно горящий фитиль, который обеспечивает задержку взрывам, чтобы они могли произойти поочерёдно несколько раз) вставляется в заряд и заворачивается в плотную бумагу. Обёрнутые заряды переносятся в комнату проклейки, чтобы ещё раз быть обмотанными в бумагу, пропитанную специальной пастой. Затем им дают высохнуть в течение двух дней.

Изготовление готовых снарядов. Высохшие заряды переносят в комнату финальной сборки, где их уже собирают в готовых корпусах. Самый простой снаряд состоит из небольшого отсека с чёрным порохом в сочетании с одним зарядом. А многозарядные устройства состоят из отсека с чёрным порохом, трёх или четырёх разноцветных зарядов. Самые большие снаряды имеют 10 зарядов. Снаряд собирается укладыванием вместе всех компонентов, присоединяется стартовый фитиль. Всё оборачивается в плотную бумагу и стягивается прочной лентой. Завершённый фейерверк маркируется и хранится до отгрузки.

Глава 2. Практическая работа «Фейерверк своими руками».

2.1. Изготовление фейерверка.

Полистав книги и покопавшись в интернете, мы всё же решили приступить к изготовлению самодельного фейерверка.

Сначала нужно изготовить корпус для нашего фонтана. Для этого нужно взять полую трубку с отверстиями с обеих сторон, желательно неметаллическую. Мы же воспользовались картонной тубой от пищевой пленки. Одно из отверстий должно быть плотно залеплено пробкой из гипса(мы воспользовались соленным тестом, оно хорошо застывает). Соленое тесто можно сделать самим, для этого нам потребуется обычная мука и соль экстра.

Следует учитывать то, что сквозь закрытое пробкой отверстие не должна проникать даже жидкость. Для изготовления пробки мы вообще воспользовались обычной пластиковой бутылкой. Мы отрезали нижнюю часть небольшой бутылки в неё поместили раствор и воткнули свою трубочку. Использование бутылки удобно ещё тем, что наш фейерверк будет устойчив. Его можно будет поставить, поджечь и спокойно отойти на безопасное расстояние.

Теперь нужно подготовить смесь, которая и будет впоследствии взрываться, сверкать и освещать небо. Сначала нужно очень осторожно счистить серу со спичек, внимательно следя за тем, чтобы в неё не попало дерево. Для этого может понадобиться до четырёх-пяти спичечных коробков. (Это, конечно, очень сложная и кропотливая работа).Теперь нужно взять калиевую селитру – 50%, серу – 15% и алюминиевую пудру (серебрянку) – 35%.

Важно при этом отметить, что перед смешиванием селитру нужно тщательно высушить и измельчить в муку с помощью кофемолки. Сушить селитру лучше всего в духовке. Далее все три компонента нужно тщательно смешать и перетереть, чем качественнее смесь будет перемешана, тем красивее получится фонтан. Для этого мы использовали пестик и ступку.

Что касается искрообразователя, то для этих целей будет использован аммоний двухромовокислый (или алюминиевая стружка). На следующем этапе смесь нужно хорошенько запрессовать в цилиндр. Засыпать нужно по 2-3 сантиметра и затем утрамбовывать, так нужно наполнять цилиндр доверху. После того как смесь утрамбована, в верхнюю часть фонтана забивается шайба из плотного картона. Нужно оставить 3-4 см под верхнюю пломбу. Пломба заполняется соленым тестом под самый верх цилиндра, а в её центр при заливке вставляется соломинка для напитков. Как раз в это отверстие трубки нужно аккуратно воткнуть фитиль.

Для изготовления фитиля мы взяли 10 ложек воды, 7 ложек сахара, 3 ложки селитры, нить (джутовую или плотную хлопковую). Отрезаем нужный нам по длине отрезок нити. В кастрюле смешиваем селитру, сахар и воду. Кладём в неё нить и кипятим 10-15 минут, пока смесь не начнёт сильно пениться даже при маленьком огне. Вынимаем верёвку и просушиваем её – фитиль готов.

Далее трубка обматывается фольгой. (В нашем случае это обычная пищевая фольга для выпечки.). Обернуть её лучше несколькими слоями.

Фейерверк готов! Остаётся только вынести его на улицу, желательно подальше от жилых домов и деревьев, ну и поджечь фитиль. Для этого мы выехали в степь. Было, конечно, страшно, но мы его все-таки подожгли. Хоть он по красоте и уступает заводским пиротехническим изделиям, но ощущение было непередаваемое.

2.2. Меры предосторожности.

Конечно, этот эксперимент очень интересный и захватывающий. Но, тем не менее, стоит не забывать о мерах предосторожности при изготовлении пиротехники своими руками. Вот некоторые из них:

1. Изготавливать фейерверк в домашних условиях необходимо под тщательным контролем и при помощи взрослых. Ни в коем случае не прикасаться к веществам, тем более не смешивать их в отсутствии взрослых.

2. При изготовлении пиротехники нужно находиться далеко от огня и раскалённых предметов.

3. При изготовлении фитиля будьте осторожны с газовой плитой. Также будьте крайне бдительны при вылавливании фитиля из кипящего раствора – им можно очень серьёзно обжечься!

4. Испытывать изделие необходимо вдали от людей, домов и построек. Не стоит испытывать самодельный фейерверк в ветреную погоду. При испытаниях также выбирайте место, где нет сухой травы и деревьев.

5. Выбирайте длину фитиля с запасом, чтобы успеть отбежать на безопасное расстояние.

6. Если фейерверк не сработал, нельзя ни в коем случае сразу подходить к нему. Сначала необходимо подождать до полного прогорания фитиля и иных частей, затем ещё подождать как минимум минут пять. Осторожно подойдите к изделию. Осмотрите его (только не наклоняйтесь!), чтобы убедиться – горящих или тлеющих элементов нет. Взять изделие на расстоянии вытянутой руки и поместить в ёмкость с водой так, чтобы вода полностью накрыла его. Оставляете на несколько часов мокнуть, чтобы все элементы как следует отсырели. Затем изделие можно выкинуть в обычный мусорный контейнер. Я выпустил буклет для своих одноклассников.

2.3. Классный час.

На классном часе я предоставил вниманию ребят свою работу. Я рассказала о сущности фейерверков, об истории их возникновения, о веществах, из которых они изготавливаются. На слайдах я продемонстрировал свой опыт по изготовлению и запуску фейерверка. Так же я познакомил одноклассников с правилами по технике безопасности при работе со взрывчатыми веществами. Всем раздал буклеты

Заключение.

Я остался очень доволен результатами проведённой работы. На мой взгляд, поставленная цель достигнута, и вечернее небо всё-таки озарили светящиеся огни. Процесс изготовления самодельного пиротехнического изделия очень интересный и захватывающий, хотя и очень опасный (сложно было бы сделать это без участия взрослых помощников). Но всё же небезопасно запускать такие фейерверки, и из соображения сохранности имущества и минимального вреда здоровью, лучше покупать промышленные качественные сертифицированные пиротехнические изделия.

Я узнал: что такое фейерверк, как он изготавливается в промышленности и в домашних условиях.

Я научился: изготавливать пиротехнику.

Я доказал: фейерверки вполне реально можно сделать в домашних условиях.

Все этапы работы отражены в Приложении №1.

Я поделился информацией с одноклассниками.

В будущем мне хотелось бы провести работу над созданием красочного разноцветного фейерверка в домашних условиях.

Список литературы.

Васильев В.Н. Старинные фейерверки в России (XVII – первая четверть XVIII в.). – Л.: Издательство Государственного Эрмитажа, 1960, - 58с. – 3000 экз.

Шидловский А. и др. Искусство управления огнём. – Наука и жизнь, 1971, №6

Мир пиротехники. Как делают фейерверки. http://vzrivpaket.com/production/how-made

Как делают фейерверки. Завод по производству пиротехники…http://pulson.ru/technology-2/kak-delayut-feyerwerki-zavod-po-proizvodstvu-pirotehniki-35-foto.html

Мир прекрасен. История появления фейерверков. http://mir-prekrasen.net/otdyh/10489-istoriya-poyavleniya-feyerverkov.html

Русский фейерверк. История фейерверков. http://m.ru-fire.ru/enc/feer_history/

Занимательная химия. Как сделать фейерверк своими руками. http://www.alto-lab.ru/himicheskie-opyty/kak-sdelat-fejerverk-svoimi-rukami/

Как сделать фитиль. http://firework-info.ru/kak -sdelat-fitil/

Приложение 1

План реализации проекта