Hoe werkt Vuurwerk? PDF Afdrukken E-mail
(3 votes)
Geschreven door Hocus Pocus Pyro   
Friday 04 January 2008
Hey FPM'ers,

Ik dacht dat het misschien wel aardig was om een soort mini-serie te maken, getiteld "Hoe werkt het?", waarin kort in algemene termen bepaalde basis effecten zoals kleur, luchthuiler, crackling, glitter etc zullen worden besproken.

Ik heb al een klein begin gemaakt van een aantal basis effecten. Het zullen in het begin korte stukjes zijn. Waarschijnlijk groeien ze uit in de loop van de tijd.

Mijn bedoeling is om het geschikt te maken voor een breed publiek. k zal dus geen details bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om de pyrotechnische samenstelling daadwerkelijk te maken. Ik besef dat deze informatie wel te vinden is... Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk.

Ik wens jullie veel lees plezier.

Hocus Pocus Pyro

Lont


Hoe werkt lont? Lont werkt omdat kruit met een heel regelmatige snelheid kan verbranden, mits het onder de juiste condities werkt. Bij deze verbranding komt meer dan voldoende warmte vrij, die ruim voldoende is om het volgende kleine stukje lont aan te steken. Zolang dat geldt, brand het lont door. Voor lont van een betere kwaliteit is het kruit wat gebruikt wordt in het lont speciaal gemaakt voor het gebruik in lont. De meest voorkomende soorten lonten worden gemaakt van "zwart buskruit".

Hoe komt Visco aan zijn naam? Visco fuse, Visco wordt zo genoemd omdat het lont van oorsprong een dun laagje viscose lak om het lont heen kreeg. Het betere Visco fuse heeft dat ook. De Viscose lak kan veel kleuren hebben, oorspronkelijk zag je het meest de kleur groen, in de VS zag je vaak rood, tegenwoordig zie je veel meer kleuren.
Visco fuse is eigenlijk bekend geworden doordat men in de VS de eis stelde dat het lont niet vanaf de zijkant kon worden ontstoken of inbranden, vaak door vlam of een puntje van een sigarette. Het oorspronkelijke grijze "paper fuse", of "Chinese paper fuse", is daarmee eigenlijk als sneeuw voor de zon verdwenen. Helaas, vind ik persoonlijk!

Hoe maakte men het oorspronkelijke grijze "paper fuse", of "Chinese paper fuse"?
Dit maakte men door een dun strookje Chinees papier, met een heel fijn dun spoortje kruit in het midden, heel behendig op te rollen. Er zijn waarschijnlijk ook machines voor gemaakt, net zoals er machines zijn voor Visco fuse, en time-fuse. Bij het laatste soort fuse wordt het in elkaar gewikkeld door klossen rondom te as te laten draaien terwijl in een centrale as een spoortje kruit wordt aangebracht.

Waneer wordt lont onbetrouwbaar? Als je lont teveel breekt, verkreukelt, of te nat opslaat, of in een vochtige ruimte, of in vochtige ruimte bij hoge temperatuur, dan kan het misgaan. Dan bestaat er een kans dat bepaalde ingredienten (zoals nitraten) uit het lont zich verplaatsen - op een microscopische schaal.
Het Visco fuse is zeer sterk. Het kan veel hebben.
Ten opzichte van het Chinese paper fuse is Visco over het algemeen sterker.

Waarom brandt lont ook onder water? Dit kan als soms, als het lont voorzien is van een laagje water-beschermend materiaal. Een gesloten laagje plastic bijvoorbeeld. Niet al het lont kan dit dus! Voorbeelden van lont soorten die dit wel kunnen zijn: ICI PIC fuse, Bickford fuse, time-fuse.

Kan al het lont tegen water? Nee, zeker niet al het lont is bestand tegen water. Eigenlijk kunnen de meesten soorten lont niet tegen water.

Hoe werkt Quickmatch? In Quickmatch wordt het hete gas opgesloten in een dun laagje papier. Hierdoor worden hete gassen ook vooruit gestuwd, als een soort lawine van hete deeltjes en hete gassen. Hierdoor loopt de verbrandingssnelheid snel op. De snelheid waarmee dit gebeurd hangt af van de kwaliteit van het quickmatch.

Welke soorten lont bestaan er?
1) Quickmatch of snel lont [gebuisde lont, gezwinde lont, met blackmatch erin en enkele lagen papier, soms geplastificeerd...]
2) Blackmatch [stopine, katoendraad met zwart buskruit laagje]
3) Visco fuse [safety fuse, helixvormige draadwikkeling er omheen, kenmerkt zich dat het niet via vlam of sigaret aan de zijkant snel ontsteekt]
4) Fast Visco fuse [dit is een speciale variant die wordt soms gebruikt in zgn "shell reload kits"...]
5) Thermalite fuse [dit is een speciaal duur soort lont, weet niet of het nog wordt gemaakt, meen laatst door CXA in Canada en/of in Mexico, welke gebruikt wordt voor crossmatching time fuse in shells etc]
6) Chinese paper fuse [het traditionele lont op al het consumenten vuurwerk tot het jaar?? ca 2000??, hierna werd alles Visco...]
7) Time fuse [veel in gebruik voor shells, combinatie van behandeld papier en touw wikkeling, diverse diameters, wordt ook gemaakt in Japan als het beste Japanese Time Fuse en natuurlijk ook in China...]
8) Bickford type fuse [dikkere variant van time fuse, eigenlijk in oorsprong niet voor vuurwerk bedoeld, zie plaatje]
9) Tapematch [aka Stickymatch, tape met gegranuleerd buskruit erop, er bestaan enkele fabrikanten]
10) Flying Fuse Fish, Crackling Fuse, Strobe Fuse etc. Hierbij is het lont voorzien van een speciaal soort kruit waarbij een zichtbaar of hoorbaar effect vrijkomt.


Bickford Fuse












































Gekleurde Vlam



Hoe werkt een gekleurde vlam? Een vlam van vuurwerk kan gekleurd licht uitstralen als de juiste soort deeltjes aanwezig zijn en als de verbranding bij de juiste temperatuur plaatsvindt. Bij vuurwerk is de verbrandingstemperatuur voor dat proces optimaal, evenals de concentratie deeltjes die gekleurd licht uitstralen. Hierdoor is de kleur duidelijk zichtbaar zelfs als de "sterren" op grote afstand met heel snel door de lucht vliegen.

Een gekleurde vlam van vuurwerk bestaat uit een behoorlijk ingewikkeld mengsel van allerlei verbrandingsproducten. De vlam heeft een hoge temperatuur tussen de 1000 en 2000 graden Celsius. Vanwege de hoge temperatuur zijn veel stoffen verdampt of gesmolten maar ook nog enkele vaste stoffen. Een vlam is opgebouwd uit verschillende zones van temperatuur. Temperatuur is een vorm van energie. En die energie zorgt ervoor dat bepaalde deeltjes een kleur gaan uitzenden.



Hoe verloopt dit proces?
Men zou dit proces met enige fantasie kunnen vergelijken met het spelen van een viool. Een viool geeft pas een mooie klank als de snaren op de juiste manier met een strijkstok wordt aangestreken (denk aan de kracht, druk op de strijkstok, etc etc). Als je de snaren te hard aanstrijkt dan krijg je geen mooie klank. Op de achtergrond hoor je ook nog andere klanken en tonen van andere violen (andere deeltjes). Dat kan ook gebeuren in een gekleurde vuurwerk vlam.
Je kunt je misschien voor stellen dat dit ook geld voor die deeltjes die de gekleurde vlam maken. Dit zijn atomen en moleculen/radicalen. Dit proces noemt men in een aangeslagen toestand raken?. Voor een gele kleur zijn natrium atomen nodig. Voor een rode kleur is een bepaald radicaal van strontium nodig. Voor een groene kleur is een bepaald radicaal van barium nodig. Voor een blauwe kleur is een bepaald radicaal van koper nodig. Voor de meeste andere kleuren kun je combinaties maken van bovenstaande kleuren, al is dat natuurlijk gemakkelijker gezegd dan gedaan. Men zou kunnen stellen dat er een volgorde is hoe eenvoudig het is om een kleur te maken: geel > wit of goud? > rood > groen > blauw. Dus geel is het makkelijkste en blauw is het moeilijkste. Iedere echte vuurwerkmaker zal dit laatste deel iets anders vertellen, omdat zij natuurlijk bepaalde fijne kneepjes? in huis hebben... In dat opzicht verschilt het niet veel met de culinaire wereld (al is het goedje wat men maakt iets explosiever).

In hoeverre is het mogelijk om een kaarsvlam te kleuren?
Dit is in het algemeen lastig omdat in een kaarsvlam veel kleine roetdeeltjes aanwezig zijn. Omdat dit roet aanwezig is in de vlam, zien wij licht van de kaarsvlam afkomen. Het is in de praktijk behoorlijk lastig om dit achtergrond-lawaai? van het roet te overstemmen met specifieke kleur. Zeker de kleuren groen en blauw hebben veel last van roet.
Het bovenstaande geldt niet alleen voor een kaarsvlam, maar het geldt ook voor het proberen te kleuren van een vlam van zwart buskruit. De vlam van zwart buskruit bevat ook heel veel roet deeltjes. Het is een misvatting van sommige mensen die denken dat je gekleurd vuur kunt maken door gewoon bepaalde zouten aan zwart buskruit toe te voegen.



Note: In dit stukje zijn bewust details weggelaten bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om het daadwerkelijk te maken. Het is bekend dat deze informatie wel te vinden is in boeken, op internet, etc. Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk. Experimenteer nooit met vuurwerk! Laat dit over aan de professionals. Het maken van vuurwerk mag uitsluitend in speciaal daarvoor ingerichte locaties gebeuren, met de vereiste vergunningen en getraind personeel.

Luchthuiler



Hoe krijgt men een fluittoon te horen?

Een luchthuiler werkt op basis van het principe dat er een select aantal pyrotechnische samenstellingen, kortweg sassen genoemd, in staat zijn om te verbranden met een oscillatie rond de 1000 tot 4000 Hz. Deze oscillatie is zodanig heftig dat de pulsen aan het einde van het buisje een geluidsbron vormen. De sas is in de meest voorkomende gevallen geperst in een buis, welke vaak voor een groot gedeelte leeg is. Dit gedeelte noemt men ook van het resonantie gedeelte. Naarmate de fluiter langer brandt, wordt de toon lager, omdat de lengte van de resonantiebuis toeneemt.

Een schematische tekening van een fluiter:

















































In werkelijkheid zal de frequentie in alle fluit-achtige tonen in vuurwerk niet zo zuiver zijn dat je echt spreekt van 1 frequentie. Het is beter om het je voorstellen dat er 1 hoofdfrequentie veel voorkomt. Om een beetje een idee te krijgen, voorzover de lezer dat niet al heeft, van frequenties en toon, kun je eens het programmatje Frequency Generator downloaden.

In het dagelijkse leven komen we luchthuilers tegen in consumenten vuurwerk als de motoren van vuurpijlen (bv Tolle Lola), als lading in flowerbeds, als onderdeel in een zwermpot (bv oude Twitter Glitter pot).

In het dagelijkse leven zien we dat luchthuilers in vuurwerk vaak ook voorzien zijn van titanium poeder waardoor de luchthuiler een witte vonkenstaart krijgt. De toevoeging titanium doet verder niks significant met het geluid (het maakt het geluid niet harder, doet de pijl niet sneller opsteigen etc etc.)

De eerste beschrijving van fluiters in het vuurwerk dateren van rond 1888 uit Parijs.

Het is een misvatting dat fluiters zouden werken zoals een scheidsrechterfluitje, een muziekinstrument. De fluittoon van dit soort fluiters is het gevolg van een snel passerende luchtstroom, langs een opening. Een luchthuiler heeft dit niet; de gassen komen uit de binnenkant van de gesloten buis, en er is geen sprak van langs stromende luchtstroom.

De grote uitdaging van luchthuilers in technische zin is een luchthuiler met een gekleurde vlam. Het is zeer ingewikkeld een groene vlam uit een luchthuiler te krijgen.



Noot: In dit stukje zijn bewust details weggelaten bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om het daadwerkelijk te maken. Het is bekend dat deze informatie wel te vinden is in boeken, op internet, etc. Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk. Experimenteer nooit met vuurwerk! Laat dit over aan de professionals. Het maken van vuurwerk mag uitsluitend in speciaal daarvoor ingerichte locaties gebeuren, met de vereiste vergunningen en getraind personeel.


Crackling



Hoe werkt crackling? Crackling is een effect dat een select aantal pyrotechnische samenstellingen, sassen, in staat zijn om ten gevolge van zelf-opsluiting in hele kleine hoeveelheid* tot een kleine ontploffing over te gaan. Je hoort hierbij dus een kleine knal. Opmerkelijk is dat deze kleine ontploffing voortkomt uit een materiaal wat op zichzelf niet een echte springstof is. Het is dus best knap dat men dit effect heeft ontwikkeld.

*) een fractie van een gram, een korreltje nog kleiner dan een rijst-korrel.

Een crackle effect kan dus ook heel goed zijn verwerkt als de kern van een ster. Aan crackle effecten kan ook weer titanium worden toegevoegd, hierdoor krijgt het ontploffende crackle-sterretje een klein boeketje. (Volgens mij hoort hier zo'n typische product naam als iets met Popping Flowers bij... Wie helpt?)

Oude crackling formuleringen maakten gebruik van lood, en lood damp is behoorlijk giftig. Zeker voor kleine kinderen. Moderne formuleringen zijn lood-vrij. Het kan dus zeker ook zonder lood.

Crackling effecten zijn relatief nieuw. De eerste crackling effecten werden waargenomen rond 1980 en werden beschreven rond 1988 in Amerika.

Film voorbeelden met diverse soorten effecten waar het crackling effect in verwerkt is.
Wat is crackling 1?
Wat is crackling 2?
Wat is crackling 3?




















Noot: In dit stukje zijn ook weer bewust details weggelaten bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om het daadwerkelijk te maken. Het is bekend dat deze informatie wel te vinden is in boeken, op internet, etc. Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk. Experimenteer nooit met vuurwerk! Laat dit over aan de professionals. Het maken van vuurwerk mag uitsluitend in speciaal daarvoor ingerichte locaties gebeuren, met de vereiste vergunningen en getraind personeel.



Glitter Effect


Glitter is een speciaal vonken effect, dat wordt verkregen als een hoeveelheid sas verbrandt en dat het verbrandingsproduct uit de eerste reactie (het residu) aan de lucht een tweede verbranding aangaat.
Dus, de eerste verbranding geeft een residu. Het residu valt door de lucht en reageert met de lucht en flits daarna.

Een glitter-ster moet ook door de lucht vallen om goed te kunnen werken.

De oxidatie van aluminium met zwavel speelt hierbij een grote rol. Het aluminium is vaak in iets grovere deeltjes aanwezig. Er zijn oneindig veel mogelijke manieren te bedenken om glitters te maken. Er zijn even zoveel soorten glitter effecten bekend.

Glitter comets zijn favoriete items.

Aanverwante effecten zijn fire-fly, flitter, tremalon, etc

Film materiaal met daarin diverse produkten gecombineerd met een glitter effect.
Wat is glitter 1? (Gebruikt bij een girandola als tail).
Wat is glitter 2?

Noot: In dit stukje zijn bewust details weggelaten bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om het daadwerkelijk te maken. Het is bekend dat deze informatie wel te vinden is in boeken, op internet, etc. Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk. Experimenteer nooit met vuurwerk! Laat dit over aan de professionals. Het maken van vuurwerk mag uitsluitend in speciaal daarvoor ingerichte locaties gebeuren, met de vereiste vergunningen en getraind personeel.




Strobes


Strobes werken omdat een select aantal pyrotechnische samenstellingen in staat zijn om te verbranden met een oscillatie rond de 0.5 tot 10 Hz.

Strobes zijn zeer goed in te stellen in hun frequentie. (Dat weet ik uit ervaring van recent onderzoek.) Veelal is dit te bereiken door de fijnheid van de metaalpoeders die gebruikt worden in de strobe sassen. Maar er zijn andere trucken om dit te doen.

Wat er gebeurd is dat de strobes verbranden in 2 fasen: een smeul fase en een flits fase. Tijdens de smeul fase hoopt zich een bepaalde hoeveelheid reactief residu op, die kan wegflitsen zodra er voldoende van is. Denk maar aan een sigarette in een asbak; als hij lang genoeg ligt dan breekt het as af. Met een strobe speelt iets vergelijkbaars af: er is een smeul reactie. Deze geeft bepaalde soort as (reactief materiaal). Als er genoeg is dan flits het weg.

Onderstaande schets geeft het proces weer (begint links, loopt naar rechts...)


Het is goed mogelijk om strobes te kleuren.

Je kunt strobes ook als falling leaves maken.



Strobes kunnen ook in de motor van een vuurpijl worden gebruikt.

Een manier om een strobe te laten mislukken is om hem in een stalen pan, blikje of iets dergelijks te leggen. Dan is er teveel warmte-geleiding naar de strobe ster terug en werkt het mechanisme niet meer. Oftwel, zorg er altijd voor dat strobes zoveel mogelijk hun warmte kwijt kunnen, niet te dicht tegen iets aan liggen, etc. Vrijstaand is beter.

Noot: In dit stukje zijn bewust details weggelaten bespreken van welke grondstoffen nodig zijn om het daadwerkelijk te maken. Het is bekend dat deze informatie wel te vinden is in boeken, op internet, etc. Maar mijn bedoeling is slechts om mensen te leren welke fascinerende kanten achter het vuurwerk schuil gaan, en het is NIET mijn bedoeling om mensen aan te zetten tot experimenteren met vuurwerk. Experimenteer nooit met vuurwerk! Laat dit over aan de professionals. Het maken van vuurwerk mag uitsluitend in speciaal daarvoor ingerichte locaties gebeuren, met de vereiste vergunningen en getraind personeel.


Hummers (Zoem)


Een hummer is een buisje waarin een sas zit geperst*, en waar in de zijkant een gaatje is geboord. Dit gaatje zit meestal buiten het midden, en het gaatje staat niet loodrecht op de middenas. Hierdoor gaat het buisje met zeer hoge snelheid rondtollen. Iedere keer dat het gaatje jou kant op blaast, of iedere keer dat de uitstroming tegen de grond aan botst, neem je een soort "geluids puls" waar. Je kunt heel goed horen aan de toon van een grondbloem, zeker in het uitdoven dat hij terugkomt naar de lage frequenties. De hoogste frequentie van een tol kan flink varieren, omdat hier de grootte en het gewicht een grote rol speelt. Een licht tolletje kun je immers sneller op flinke snelheid brengen.

Een grondtol kan soms goed 'loskomen' van de grond en dan hoor je aan de zoem-toon dat hij een hogere omwentelingssnelheid haalt.
De beweging die in grondtol maakt is niet eenvoudig te beschrijven. Het zijn volgens mij meerdere bewegingen in 1; de cylinder draaidt om zijn as, de cylinder kantelt heen en weer, en de cylinder draaidt om zijn middenpunt in een rondje. Ik zou heel graag eens een highspeed filmpje hier van maken, maar omdat de meeste grondtollen ook veel metaal bevatten is de vlam soms plotseling heel erg fel en dan zie je niets meer.

*) Soms is de sas van een hummer "gegoten", als een soort kunststof, omdat de brandstof een polymere hars kan zijn. Als het gemaakt wordt in de betere (upperclass) vuurwerkfabrieken, dan perst men dit soort artikelen met meerdere tegelijk, en dan wordt gebruikt gemaakt van hydraulische persen. In de goedkopere productielanden zal men dit typisch met de hand aan slaan (met houten hamer en drijver). In principe is iedere sas wel te gebruiken. De sas kan metaal in grovere deeltjes bevatten voor het visuele effect. Vonken. Hoe heter de sas, hoe sneller het gaatje in het kartonnen hulsje zal verwijderen (door verbranding).



Hummers worden veel gebruikt in shells als lading. In dat geval is de hummer typisch voorzien van een stukje zwartkruit lont, en vastgezet in een papje van zwartbuskruit met bindmiddel.

Het werkingsprincipe van een grondtol of grondbloem, Jumping Jack, hummer is in grote lijnen hetzelfde.

Een simpel stukje software of een idee te krijgen van de tonen die horen bij bepaalde frequenties is het volgende: NCH Tone/Waveform Generator Bij lage frequenties hoor je niks als je het signaal niet op Impulse zet.

Er geldt ook hier "Meerdere wegen leiden naar Rome". Wat hierboven staat is hoe het volgens mij in het algemeen werkt, hoe men het maakt. Dat wil niet zeggen dat er niet andere manieren zijn om het te maken.