Из чего состоит салют

Стандартный многозарядный салют (например, на 10 залпов) представляет собой коробку или веер, состоящие из нескольких соединенных между собой трубок (стволов). Каждая из них содержит один снаряд и рассчитана на один выстрел.

– Корпус трубки салюта обычно имеет сферическую или цилиндрическую форму и удерживает все внутренние компоненты до момента срабатывания. Внутри нее находится два заряда. Первый – вышибной или стартовый – представляет собой небольшое количество дымного пороха и расположен в нижней части патрона. Второй – разрывной – спрессован в форме шара и состоит из пороха и разноцветных звездок – маленьких искр. Это основной компонент, создающий визуальный эффект. Он срабатывает на пике полета и разрывает корпус, разбрасывая пироэлементы в стороны. Вышибной снаряд отвечает за создание необходимого давления для выбрасывания разрывного заряда из пусковой трубы в воздух, – рассказывает кандидат технических наук, заместитель декана Аэрокосмического факультета по учебной работе, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ Сергей Котельников.

Состав пиротехнической смеси определяет цветовой эффект салюта. Карбонат стронция придает искрам красный оттенок, карбонат бария — зеленый, оксид меди — голубой, оранжевый цвет получается благодаря солям кальция, а желтый — солям натрия. Усиливает яркость световых эффектов пероксид бария, а интенсивность вспышкам добавляет пероксид калия. Алюминий, магний и титан в составе позволяют создавать белые вспышки, золотые получают с помощью железа. Кстати, узор из искр при горении бенгальского огня также возникает благодаря присутствию в составе магния или алюминия, а также железных и стальных опилок.

– Вся эта система поджигается при помощи фитиля. Он обеспечивает задержку, необходимую для того, чтобы человек, запускающий салют, успел отойти на безопасное расстояние. Внутри батареи также есть система каналов и замедлителей, которая обеспечивает последовательный поджог каждого следующего заряда через определенный промежуток времени, обычно 1-3 секунды, – продолжает Сергей Котельников.

Большой праздничный салют действует по аналогичному принципу, но отличие в том, что его запускают из прочных труб калибром от 75 мм до 300 мм и более. Они устанавливаются в металлические рамы-модули, которые можно быстро перезаряжать. Поджог осуществляется электрически по команде с пульта управления, что позволяет синхронизировать сотни выстрелов с музыкой.

Сергей Котельников отметил, что высота его подъема – от 100 м и выше, а диаметр разлета 40-45 м и более.

Как добиваются того, что салют взрывается именно в высшей точке своего полета

Помимо пороха и ярких звездок внутри разрывного снаряда также есть стопин – скрученный шнур, пропитанный медленно горящим составом. Это таймер. Он обеспечивает задержку между запуском снаряда из мортиры и его взрывом на нужной высоте.

– Одновременно с запуском огонь с фитиля передается внутрь разрывного заряда. Длина и состав стопина строго рассчитаны на то, чтобы гореть ровно столько времени, сколько нужно шару, чтобы достичь вершины своей траектории, – делится доктор технических наук, заведующий кафедрой «Автоматизации технологических процессов» ПНИПУ Андрей Затонский.

Как искры салюта складываются в красивые фигуры

– Элементы внутри разрывного шара располагаются не хаотично, а по заранее продуманной схеме, соответствующей желаемому узору, например, в форме кольца, звезды, сердца и так далее. Благодаря направленному действию разрывного заряда, они разлетаются по определенным траекториям, которые в совокупности формируют заданную геометрическую фигуру в небе, – рассказывает Сергей Котельников.

Например, для создания эффекта округлой формы заряд располагается точно в центре шара. А для фигур «улыбка» или «сердце» его смещают от центра в нижнюю часть. При срабатывании он создает направленную ударную волну и давление. Элементы, находящиеся ближе всего к заряду, внизу, получают самый мощный импульс и разлетаются с наибольшей скоростью и на самое дальнее расстояние, формируя выпуклую часть улыбки или две половинки сердца. А звездки, расположенные вверху, разлетаются медленнее и образуют более пологую дугу или прямую линию.

Для сложных узоров могут использоваться различные замедлители и несколько разрывных зарядов, что позволяет звездкам раскрываться поэтапно или в определенной последовательности, синхронизируя процесс создания изображения.

– Многослойный салют, который сначала образует круг, а затем внутри него — другую фигуру, достигается за счет многосекционной конструкции снаряда. Внутри одного шара находятся два или более независимых разрывных заряда, каждый со своим набором звездок с собственным замедлительным фитилем. Сначала срабатывает внешний. Он выбрасывает первый слой искр, которые формируют основную, большую фигуру. Пока они горят и разлетаются, внутри уже тихо тлеет второй, более медленный фитиль. Через секунду он поджигает внутренний разрывной заряд. Новые звездки вылетают и загораются уже внутри первой, еще не угасшей фигуры, создавая вложенный узор, например, меньший круг, сердце или звезду, – объясняет Сергей Котельников.

Какие фигуры считаются самыми сложными в салюте

Самыми сложными фигурами в салюте считаются те, которые требуют точного расчета, специальных пиротехнических зарядов и синхронного использования множества пусковых установок.

По словам Сергея Котельникова, к ним относятся: синхронизированные залпы – сложность заключается в программировании одновременной работы большого количества установок, многоуровневые фигуры, состоящие из нескольких слоев, или сложные каскады, требующие точного расчета высоты выстрелов. А также крупные, многослойные изображения – к ним относятся самые большие силуэты, такие как «шары» и «пальмы», которые требуют специальных, очень больших зарядов и их точного размещения, и фигуры извилистым контуром, например, надписи, портреты, «улыбка», «сердце».

Высоту салюта специально ограничивают

Андрей Затонский отметил, что у высотных крупнокалиберных салютов высота не ограничена – можно стрелять на 500 м и дальше. Только в этом нет необходимости. Фигуры из искр должны появляться на такой высоте, чтобы зрителям было удобно смотреть. Поэтому ее регулируют в пределах 70-350 м.

У стандартных салютов для самостоятельного запуска высота ограничена стойкостью оболочки, чтобы вышибной заряд ее не смял при выстреле, и варьируется от 15 до 70 м.

Запускать салют при ветре опасно

– Ветер может существенно повлиять на симметрию фигур салюта, особенно таких сложных, как «хризантемы» или «кольца». Даже умеренный порыв со скоростью 5-7 м/с уже способен сдуть и исказить разлетающиеся искры, превратив ровный шар в вытянутый, кривой овал, – говорит Андрей Затонский.

Что касается безопасности, то запуск салютов при сильном ветре (обычно свыше 10-15 м/с) категорически запрещен. Это чрезвычайно опасно, так как он может опрокинуть пусковые установки, направить горящие снаряды в сторону зрителей или построек, а также увеличить площадь падения несгоревших элементов. Профессионалы всегда отменяют шоу при таких погодных условиях.

О чем следует помнить при запуске пиротехники

Фейерверки помогают создать атмосферу торжества, подарить яркие впечатления о зимних праздниках. Однако стоит помнить о правилах безопасности, важно не допустить пожара и травм.

– Нередко использование фейерверков заканчивается больницей: петарды могут взорваться в руках, это приводит к серьезным механическим повреждениям и ожогам. Даже неумелое обращение с бенгальским огнем способно воспламенить волосы. К трагедии может привести ношение пиротехники в карманах – некоторые составы фейерверка могут взрываться от удара, трения или нагрева, сжигание пиротехнического изделия в костре, разборка изделия и механическое воздействие на него, использование пиротехники в нетрезвом состоянии, – предупреждает Нина Вишневская, доктор медицинских наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ПНИПУ.

Необходимо требовать у продавца документы, поскольку фейерверки, бенгальские огни, петарды и хлопушки сомнительного качества несут угрозу для жизни. Кроме того, все пиротехнические изделия должны иметь подробные инструкции на русском языке. Важно обратить внимание на их внешний вид: они не должны быть мятыми, подмоченными, иметь трещины или другие повреждения корпуса или фитиля.

– Из технических моментов можно порекомендовать надежно закрепить салют вертикально, какой бы он не был, не приближаться достаточно длительное время после последнего залпа, даже если кажется, что запальный фитиль давно погас, и не стрелять вблизи хвойных деревьев, – советует Андрей Затонский.

Кобальт: «Злой дух» горняков, ставший душой батарей

Кобальт (Co) — это не просто переходный металл; это элемент, чья история началась с проклятий и мифов.

От руд, которые "крали" серебро, до незаменимой роли в зелёной энергетике, Кобальт прошёл путь от "злого духа", варки синего стекла до одного из самых стратегически важных элементов.

Миф и история: «Гном» и «злой дух» горнодобычи

Коболд (Kobold): В немецкой мифологии кобольд — это злобный гном или дух, который обитает в горах и приносит несчастья.

Саксонцы объясняли эти неприятности вмешательством нечистой силы, коварного подземного гнома кобольда.

Средневековые горняки в Саксонии, добывавшие серебро, постоянно натыкались на руды, которые выглядели как ценный металл, но не давали серебра при плавке.

Более того, при обжиге эти руды выделяли токсичный мышьяковистый дым.

Для этого в Германии даже читали в церквах молитвы о спасении горняков от злого духа «кобольда».

Со временем саксонцы научились отличать руду серебра от руды кобальта и стали ее называть «кобольд».

Лишь только в 1735 г. шведский химик Георг Брандт смог выделить из этой из этой «нечистой» руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл который назвали «кобальт».

Но на этом история кобальта необычные похождения очень ценного элемента не закончились, а вылились в череду таинственных и крайне опасных ситуаций с его соединением для получения синей краски.

Синяя краска для стекол

Синее стекло было известно еще в древнем Египте, но способы его получения держались в большом секрете и знали об этом только ограниченное количество людей.

Лишь только в средние века  его производство наладили в Венецианской республикой.

Чтобы оградить секреты варки цветных стекол от чужого любопытства, правительство Венеции в XIII в. специальным указом перевело все стекольные фабрики на Уединенный остров Мурано.

Но как и в современном криминальном детективе из такого производства был выкраден рецепт, при этом подмастерье убил своего мастера и спалил его стекольную мастерскую.

Так была открыта тайна синего стекла для других государств.

В 1520 г. Вейденхаммер в Германии нашел способ приготовления краски для синего стекла и по дорогой цене стал продавать ее венецианскому правительству!

Через 20 лет богемский стекольный мастер Шюрер тоже стал делать синюю краску из какой-то руды, известной ему одному.

Лишь через целое столетие этот секрет  подробно описал в своих трудах химик Иоганн Кункель, но не раскрыл из какой именно руды ее делают, где эту руду искать и какая ее составная часть обладает красящим свойством.

То есть загадка так и осталась не отрытой и только после исследования Брандта было выяснено, что сафр, или цаффер,— продукт прокаливания руды, богатой кобальтом, содержит окислы кобальта и множество окислов других металлов.

Сплавленный затем с песком и поташом цаффер образовывал смальту, которая и представляла собой краску для стекла.

Помимо смальты, существуют и другие кобальтовые красители: синяя алюминиево-кобальтовая краска — тенарова синь; зеленая — комбинация окислов кобальта.

Но на этом его таинственная история не закончилась, а лишь продолжилась в фокусах с использованием его солей.

Магия солей кобальта

Таинственная история Кобальта продолжилась благодаря уникальному свойству его солей, способных менять цвет в зависимости от влажности и температуры, что веками использовалось для эффектных фокусов и даже шпионажа.

Чудеса превращения красок известны еще с XVI столетия.

Профессор Базельского университета химик и врач Парацельс показывал написанную им самим картину.

Он демонстрировал красиво написанный зимний пейзаж с с деревьями, пригорками покрытые снегом.

Слегка подогрев ее пейзаж оживал сменялся летним: деревья одевались листвой, на пригорках зеленела трава.

Это свойство в 1737 г. открыл один французский химик, кобальтовые соли окрашивались под действием тепла и использовал их в качестве симпатических чернил.

Что с большим успехом использовалось для тайных посланий.

Сейчас эта особенность солей кобальта имеет практическое значение в лабораторной технике: раствором кобальтовых солей метят фарфоровые тигли.

После прогрева такая метка четко выступает на белой поверхности фарфора.

В настоящее время ранее опасный и коварный с магическими свойствами элемент стал не заменимым и самым востребованным.

Путешествие кобальта в настоящем

Несмотря на токсичность своих руд (за счет мышьяка) и вековое использование в качестве простого красителя, кобальт превратился в один из самых стратегически важных элементов современной цивилизации.

Из него изготовляют известные всем нам литий кобальтовые батареи, которые используются не только в мобильных телефонах но и электромобилей, сделал его стратегическим сырьем, спрос на которое ежегодно растет.

Жаростойкие сплавы: В XX веке было обнаружено, что Кобальт, добавленный в сталь, создает сверхтвердые, износостойкие и, самое главное, жаропрочные сплавы (такие как стеллиты и хастеллои).

Благодаря невероятной стойкости к высоким температурам, эти сплавы стали незаменимы для изготовления лопаток турбин реактивных двигателей, а также для высокоскоростных режущих инструментов и хирургических имплантатов.

Кобальт позволяет металлу сохранять прочность там, где другие сплавы уже плавятся.

Единственный в B12: Кобальт является единственным элементом из переходных металлов, который необходим человеческому организму.

Он входит в состав витамина B12 (кобаламина), который необходим для кроветворения, здоровья нервной системы и ДНК-синтеза.