Ohňostroj pohledem vědce

V předloňském vánočním článku jsme se zabývali střelným prachem a chemií, která je ukryta za ohnivými efekty na silvestrovské obloze. Tentokrát se podíváme, z čeho se skládají a jak fungují různé typy zábavní pyrotechniky.

Prskavky

Prskavky patří mezi nejběžnější pyrotechniku. Díky tomu, že nebouchají ani neprodukují velké množství dýmu, je lze používat i v domácnosti.

Konstrukčně je prskavka velmi jednoduchá. Skládá se pouze z kovového drátu, na jehož povrchu je nanesena vrstvička pyrotechnické směsi. Jedná se o směs dusičnanu (většinou barnatého) s dřevěným uhlím a práškovým hliníkem nebo železem. Aby celá směs držela pohromadě, přidává se do ní dextrin, což je něco jako lepidlo na tapety.

Po zapálení prskavky probíhá prudká reakce dusičnanu s dřevěným uhlím, která zapálí kousky hliníku a železa. Ty pak odlétají, hoří na vzduchu a svítí. Někdy se taková hořící jiskřička přehřeje a rozprskne na víc menších.

Petardy

Co se týče konstrukce, jsou petardy vůbec nejjednodušší – a zároveň nejstarší – zábavní pyrotechnikou. Používání petard není o moc mladší než samotný objev střelného prachu. Ve starých čínských spisech najdeme popisy pergamenových trubiček s dírou na zápalnici, jež obsahují směs podobnou střelnému prachu. I do Evropy se tento vynález dostal poměrně záhy. Už anglický filosof a vědec Roger Bacon si ve svém díle Opus majus z roku 1292 stěžuje na děti, které děsí lidi pomocí na prst tlustých válečků metajících hromy a blesky.

Konstrukce petardy je prostá – jde vlastně o trubičku z tlustého papíru. Z jedné strany je zalepená, z druhé strany je do ní vlepena zápalnice. Zápalnice je v podstatě provázek tvořený střelným prachem. Když se zapálí, pomalu uhořívá, a může tak přenést plamen z jednoho místa na druhé. Uvnitř trubičky je pak střelný nebo zábleskový (flash) prach.

Po zapálení petardy začne nejprve hořet zápalnice, která po chvíli přenese plamen až dovnitř k náplni. Právě náplň je zodpovědná za intenzivní akustický efekt petard. Při hoření střelného (nebo zábleskového) prachu vzniká během krátké doby obrovské množství horkých plynů. Jejich objem vzniklý shořením či výbuchem 1 gramu střelného prachu je až 3 litry. Plyny se uvolní během zlomku sekundy, ale z trubičky nemají kam utéct. Ta se proto natlakuje tolik, že papírové stěny nevydrží a trubička praskne. Nahromaděné plyny se při tom uvolní do prostoru, což způsobí ono třesknutí – zvuk výbuchu.

Je zajímavé, že pro nejsilnější zvuk nestačí jen zvyšovat množství střelného prachu. Je potřeba volit vhodný poměr délky papírové trubičky, síly její stěny a množství náplně.

Kulové pumy

Pomocí kulových pum se dají na oblohu vykouzlit ty nejhezčí obrazce, většinou ve tvaru palem, hvězd a disků. Pumy jsou jedním z nejsložitějších typů zábavní pyrotechniky. Používají je hlavně profesionální odpalovači ohňostrojů. Běžným zákazníkům se v dnešní době již nesmí prodávat.

Pojďme si říci, jak taková kulová puma funguje. Nejprve je potřeba ji dostat do vzduchu. K tomu se využívá střelný prach stejně jako v děle – puma se jednoduše vystřelí z děla. U pyrotechniky se ovšem „dělo“ označuje jako „hmoždíř“. Na rozdíl od děla válečného není hmoždíř vyroben z kovu, ale z tlustého papíru, plastu nebo sklolaminátu. (V podstatě jde o trubku zaslepenou na jedné straně dřevěným špalkem.) Hmoždíř se uchytí v nějaké konstrukci tak, aby směřoval vzhůru, a na jeho dno se umístí puma. Ven vyčnívá jen konec zápalnice.

Vlastní kulová puma se skládá ze dvou částí. První je balíček střelného prachu nazývaný výmetná slož; do ní vede zápalnice. Druhou částí je papírová koule spojená s výmetnou složí pomocí zpožďovací zápalnice. Ta prohořívá přesně stanovenou dobu, typicky několik sekund. Uvnitř papírové koule se nachází další nálož střelného či zábleskového prachu, takzvaná výbušková slož. Okolo ní jsou světličky – různě velké kousky (válečky nebo kuličky) lisované pyrotechnické směsi, která může různobarevně hořet, prskat, blikat…

Funkce kulové pumy je pak jednoduchá. Zapálí se zápalnice, jež pomalu hoří, a po chvíli se plamen dostane až k výmetné náloži na dně hmoždíře. Nálož vybuchne, čímž vystřelí papírovou kouli do vzduchu. Zároveň se zapálí zpožďovací zápalnice. Je vyrobena tak, aby hořela, dokud papírová koule nevyletí dostatečně vysoko. Potom uvnitř koule vzplane střelný prach a exploduje. Při výbuchu se zapálí jednotlivé světličky a rozmetají se na obloze do všech stran. Během letu hoří, takže diváci vidí na nebi zářící palmu.

Do jedné kulové pumy můžeme dát různobarevné světličky – pak bude palma vícebarevná. Dělají se i světličky, které mají několik vrstev, a každá z nich hoří jinou barvou. V takovém případě bude palma pomalu měnit barvy. Místo světliček lze také použít další malé pumičky. Výsledná podívaná se potom skládá z mnoha dílčích efektů.

Vyrábějí se i kulové pumy, které dokážou na oblohu nakreslit srdíčka, smajlíky nebo jiné tvary. Největší kulovou pumu na světě připravili a odpálili v Japonsku. Měla průměr 120 centimetrů, doletěla do výšky 850 metrů a svoje efekty (zvěčněné na videu z ohňostroje na YouTube) rozptýlila v okruhu 800 metrů.

Kompakty

Kompakt je jakýsi domácí „ohňostroj na klíč“. Jde o kostku složenou z velkého množství papírových roliček slepených dohromady.

Kostka tvoří soustavu hmoždířů, kdy v každém je jedna puma. Celý systém propojuje jediná zápalnice tak, aby postupně došlo k odpálení všech pum.

Římské svíce

Konstrukce římské svíce vychází opět z pum. Jedná se o dlouhou papírovou roli, uvnitř které jsou jedna za druhou umístěny malé pumičky oddělené vrstvami pilin.

Skrz celou roli prochází zápalnice. Když odhořívá, odpaluje postupně jednotlivé pumičky. Ty mohou být plněné různě barevnými světličkami či jinými efekty.