Accesorii utilizate la executarea focurilor de artificii

ACCESORII UTILIZATE LA EXECUTAREA FOCURILOR DE ARTIFICII

Organizarea si desfasurarea focurilor de artificii are si trebuie sa aiba la baza un plan bine stabilit. Acesta consta in alegerea efectelor pirotehnice dorite pentru spectacol si implicit a produselor pirotehnice generatoare de efecte pirotehnice. Pe langa acestea, succesiunea in timp a desfasurarii evenimentelor este de importanta majora, in special atunci cand este necesara corelarea efectelor cu alte evenimente, ca de exemplu cu ritmurile muzicii, aparitia unor personaje etc.

Planificarea si desfasurarea focurilor de artificii inseamna sincronizarea evenimentelor pirotehnice cu anumite momente de timp. Aceasta se realizeaza cu elemente auxiliare sau accesorii pirotehnice: stupine, intarzietori, elemente de legatura, inflamatori etc.

Scopul acestui capitol este de furniza cateva detalii constructive, functionale ale accesoriilor utilizate pentru realizarea focurilor de artificii si de a arata modul cum se folosesc in ansamblurile sau sistemele pirotehnice.

1 Stupina

Stupina este constituita dintr-un fir de bumbac de mic diametru (1 mm), fiert in azotat de potasiu si apoi impregnat cu o pasta pe baza de pulbere neagra, foarte fina, numita pulverin.

Exista trei moduri de utilizare a stupinelor:

F         ca element de aprindere si intarziere la aprinderea manuala;

F         pentru aprinderea fitilelor cu ardere lenta, ca intaritor de flacara pentru aprinderea fitilelor cu ardere lenta cu aprinzatori electrici, pentru transmiterea flacarii de la fitilele cu ardere lenta;

F         pentru transmiterea rapida a flacarii intre diferite obiecte pirotehnice (in acest caz stupinele sunt de regula imbracate intr-un invelis de hartie kraft).

 

Figura 1 Stupine si elemente de fixare

Functionarea stupinelor

In aer liber viteza de ardere a stupinelor este de aproximativ 15 mm/s respectiv 0,8 la 1 m pe minut. Atunci cand sunt dispuse in invelis de hartie, gazele generate de combustia fitilului se destind mai greu producand o crestere a vitezei de ardere la 3,3 ÷ 10 m/s, functie de grosimea hartiei si de numarul stupinelor dispuse in interior.

Stupinele cu pulverin sunt foarte sensibile la umiditatea atmosferica, aceasta putand sa le diminueze mult viteza de ardere sau chiar sa intrerupa transmiterea flacarii de-a lungul fitilului.

2 Intarzietori pirotehnici

Intarzietorii pirotehnici sunt destinati temporizarii transmiterii flacarii intre doua obiecte sau articole pirotehnice.

Ei se prezinta in doua forme:

segmente de fitil Bickford (ordinar) de diverse lungimi, avand viteze de ardere de 10 mm/s;

tuburi de carton sau material plastic incarcate cu diverse inaltimi de pulbere neagra presata, avand viteze de ardere de aproximativ 10 mm/s.

Intarzietorii din material plastic pot fi prevazuti la capat cu elemente de imbinare (tip clichet) care permit inserierea mai multor intarzietori sau montarea in alte ansambluri. Intarzietoarele cu tub de material plastic sunt la ora actuala cele mai utilizate datorita rapiditatii in montare si sigurantei la transmiterea flacarii.

Figura 2 Variante de intarzietori pirotehnici

Figura 3 Vedere pentru intarzietori pirotehnici si fitile de intarziere

3 Elemente de legatura

Paharele

Paharele sunt tuburi rulate din hartie de sac (kraft) care servesc pentru realizarea legaturii intre un fitil si un aprinzator electric, intre mai multe fitile lente sau rapide, intre intarzietori si aprinzatori etc.

Se va avea grija ca cele doua elemente pirotehnice introduse in cupe sa fie bine puse in contact inainte de izolare.

Pieptene de conectare

Acest tip de element de legatura serveste la darea focului la mai multe obiecte pirotehnice secvential, cu o intarziere bine stabilita, prin simpla utilizare a unui fitil Bickford, in care sunt prevazute din loc in loc orificii, prin care se transmite flacara catre alte cordoane de fitil.

Figura 4 Vedere a unui pieptene de conectare cu inflamator electric

Figura 5 Schema de montaj a unui pieptene (bagheta) de legatura pentru aprinderea intarziata a bombelor aeriene

4 Protectiile

Filme din material plastic

Filmele (foliile) de material plastic servesc la protejarea obiectelor pirotehnice de actiunea ploii si a condensului. Pot fi constituite din pungi, folie sau folie trasa, de regula din polietilena.

In cazul obiectelor de dimensiuni mici se va tine cont de faptul ca prezenta foliei de polietilena poate impiedica, in unele cazuri, functionarea acestora, prin franarea proiectilelor de calibre mici, rachetelor sau farfuriilor zburatoare. Se recomanda pentru acestea ca folia protectoare sa fie indepartata inainte de tragere.

In multe situatii, variatiile de temperatura pot provoca aparitia condensului in obiectele pirotehnice invelite etans in folie. Apa de condens poate imbiba incarcaturile pirotehnice afectand buna functionare a produselor. Pentru evitarea acestor situatii se va lasa la baza obiectului una sau mai multe gauri de aerisire. La bateriile si aruncatoarele de artificii se va intercala o foaie de carton sau aluminiu intre obiect si folie.

Cartonul

Cartonul este cel mai potrivit material pentru protectia impotriva umiditatii si caderii resturilor incandescente.

Folia de aluminiu

Folia de aluminiu este foarte utila pentru protectia impotriva caderii de resturi incandescente, dar nu este eficace pentru protejarea impotriva condensului.

5 Lumanarile (facliile) de aprindere

Lumanarile de aprindere se prezinta sub forma unui tub rulat din hartie sau carton, cu diametrul de aproximativ 8 mm si lungimea de 200 mm, al carui interior este umplut cu o compozitie pirotehnica usor presata. La unul din capete, tubul este obturat si este prevazut cu un maner, iar la celalalt capat este prevazut cu un aprinzator tip chibrit sau cu un fitil de aprindere.

Figura 6 Lumanari de aprindere

Aceste accesorii pirotehnice sunt utilizate pentru aprinderea manuala a fitilelor de diverse tipuri. Dupa aprindere, lumanarile produc initial (timp de 1 la 2 s) un jet de flacari cu lungimea de cateva zeci de centimetri iar apoi combustia se stabilizeaza producand o mica flacara cu temperatura inalta (aproximativ 1500°C). Durata de functionare este de regula de 2 minute, dar poate varia proportional cu lungimea tubului. Ele functioneaza si in conditii de ploaie sau umiditate mare.

La utilizarea acestor produse se vor lua urmatoarele masuri de siguranta:

nu se vor indrepta in momentul aprinderii spre alte persoane, obiecte pirotehnice sau surse de incendiu;

pe timpul arderii lumanarea produce picaturi de zgura incandescenta care va pot provoca arsuri; se recomanda deci mentinerea lumanarii indreptata spre sol;

dupa utilizare, lumanarea sa va dispune pe sol in zone in care nu exista materiale combustibile, avand grija sa fie indreptata in partea opusa zonei de tragere si zonei de depozitare a cutiilor cu obiecte pirotehnice;

nu se vor transporta sau manipula alte obiecte pirotehnice (bombe, baterii) atunci cand tineti in mana o lumanare aprinsa.

6 Aprinzatoarele electrice (inflamatorii)

Aprinzatoarele electrice sau inflamatorii electrici sunt accesoriile pirotehnice ce stau la baza realizarii comenzii (aprinderii) electrice a artificiilor sau focurilor de artificii.

Aprinzatoarele au la baza o perla de compozitie pirotehnica traversata de un filament de nichelina care joaca rolul unei rezistente electrice incandescente. Filamentul este alimentat cu tensiune prin doi conductori lipiti la capetele sale. Ansamblul perla-filament este de regula imbracat cu un manson din material plastic care are rolul de protectie fata de actiunile mecanice dar si de a dirija spre inainte flacara produsa de aprinzator.

Mansonul de protectie poate fi indepartat atunci cand este necesar, dar numai inaintea utilizarii si tinand cont de faptul ca perla inflamatorului este foarte sensibila la actiuni mecanice, frecare si la electricitatea statica (in special atunci cand este deja conectata la linia de dare a focului).

Cand se utilizeaza pentru aprinderea unui singur obiect pirotehnic, aprinzatorul electric se introduce intr-un segment de fitil de ardere rapida, sau intr-un saculet cu pulbere neagra, pentru a se obtine o intarire a flacarii. Pentru aprinderea bombelor sau obiectelor pirotehnice conectate sau dotate cu fitil de ardere rapida, aprinzatorul se insereaza in acesta, printr-o decupare, asigurandu-se un contact direct cu stupinele.

Figura 7 Inflamatori electrici

Functionarea si montajul aprinzatorilor electrici

In momentul in care este trecut un curent prin filamentul amorsorului, acesta se incinge si incalzeste compozitia pirotehnica a perlei peste valoarea temperaturii sale de autoaprindere, provocand inflamarea acesteia.

In cadrul focurilor de artificii inflamatorii care apartin aceleiasi linii se vor conecta intotdeauna in serie pentru a permite astfel verificarea rezistentei totale (proportionala cu numarul lor) si verificarea conectarii corecte a tuturor pieselor la sistemul de dare a focului.

In continuare prezentam cateva din caracteristicile principale ale aprinzatorilor electrici Davey Bickford utilizate in domeniul artificiilor.

rezistenta electrica a capului amorsei: R=1,6±0,3 Ohm;

rezistenta electrica a capului amorsei cu conductori de 1,5 m: R_I = 2,0 Ohm;

intensitatea de 100% nefunctionare: I₀ = 0,20 A;

intensitatea de 100% functionare: I₁₀₀ = 0,37 A;

Aceste valori (I₀ si I₁₀₀) sunt determinate pe baza unor metode statistice si garanteaza o marja de siguranta (I₀) si de fiabilitate (I₁₀₀) de 99,9% cu un prag de incredere de 95%. Avand in vedere valorile prezentate, se recomanda utilizarea unor curenti de I_n = 1 A pentru n inflamatori si I = 0,5 A pentru un inflamator.

7 Compunerea si conexiunea unei linii electrice de dare a focului

Conexiunea in serie

In mod curent, in pirotehnie se utilizeaza linie electrica de dare a focului constituita din doi conductori de cupru cu diametrul 0,5 mm, imbracati in material plastic izolant (asemanator celor utilizati pentru aprinzatori). Rezistenta acestor conductori este de aproximativ 0,17 Ohm/m.

Este bine a se realiza dispunerea inflamatorilor si obiectelor pirotehnice in serie, pentru a facilita controlul liniilor si al conexiunii electrice.

Figura 8 Conexiunea in serie a unei circuit de dare a focului

Calculul rezistentei totale se va realiza cu relatia:

R_total = N × 1,6 + L × 0,17  [Ohm]

unde: N este numarul de aprinzatori electrici si L este lungimea conductorului.

De exemplu, pentru un montaj cu 10 aprinzatori in care se utilizeaza 200 m de conductor, rezistenta totala este 10 × 1,6 + 200 × 0,17 = 50 Ohmi.

Determinarea tensiunii de alimentare

Tensiunea de alimentare se calculeaza astfel incat sa se asigure o intensitate a curentului recomandata de 1 A. Rezulta U = 1 × R_total [V].

Pentru cazul exemplificat anterior vom avea nevoie de: U = 50 × 1 = 50 V.

Racordarea conductorilor

In general se utilizeaza doua metode de conectare a conductorilor electrici:

prin matisare;

utilizand conectori PTT.

Racordarea prin matisare se recomanda a fi realizata conform celor indicate in figura de mai jos. Initial se vor dezizola conductorii electrici pe o portiune suficienta pentru a asigura un bun contact. Apoi se vor innadi conform celor indicate mai jos. In final este absolut necesara izolarea acestei imbinari cu o banda izolatoare pentru a evita aparitia scurtcircuitarilor sau contactelor accidentale cu surse de tensiune.

Impletirea firelor se va face fara torsionarea excesiva a sarmei metalice pentru a putea beneficia de intreaga rezistenta la tractiune si a evita aparitia rupturilor dupa ce legatura a fost realizata.

Figura 9 Conectarea prin matisare a cablurilor electrice

Racordarea cu ajutorul conectorilor PTT

Conectorii PTT sunt ansambluri realizate din material plastic prevazute la interior cu o placuta metalica mobila si doua orificii de introducere a conductorilor. Capetele conductorilor se introduc in orificii fara a fi dezizolati, iar apoi cu ajutorul unui cleste special se apasa placuta metalica, aceasta asigurand direct legatura electrica intre cele doua fire. In interiorul conectorului exista un gel siliconic care inveleste imediat capetele firelor si le protejeaza de umiditate si agenti oxidanti.

Pentru a verifica corectitudinea legaturii dupa inchiderea conectorului, se va trage usor de fiecare conductor in parte. Pentru a avea garantia unui contact de calitate nu se va utiliza decat clestele special pentru inchiderea conectorilor.

Figura 10 Conectori PTT si cleste special de conectare

Controlul liniilor

Pentru aceasta activitate se pot utiliza aparate de masura diverse (analogice, digitale etc.) care permit verificarea rezistentei electrice a aprinzatorilor si continuitatea liniilor/circuitelor electrice.

Atunci cand se utilizeaza un aparat pentru prima data se va face un control de securitate cu un singur aprinzator pentru a verifica faptul ca acest aparat nu produce initierea accidentala.

In cazul in care ohmmetrul indica rezistenta infinita (nedevierea acului sau nici o indicatie digitala) atunci circuitul este deschis datorita uneia din urmatoarele cauze:

ati uitat sa faceti o conexiune;

o conexiune s-a rasucit sau s-a rupt;

un inflamator este deteriorat.

Reamintim ca in cazul conexiunilor in serie, rezistentele aprinzatorilor se aduna.

Avand in vedere valoare intensitatii curentului pentru initierea sigura (100%) a aprinzatorilor, nu se vor utiliza decat aparate de masura care nu debiteaza mai mult de 50 mA curent de control pentru a evita initierea accidentala.

Nu se vor controla liniile decat in momentul in care zona de tragere este eliberata de toate persoanele prezente.

Masuri de asigurare si fixare a conexiunilor liniei de dare a focului

Pentru realizarea legaturilor de asigurare si fixare a conexiunilor liniei de dare a focului exista mai multe mijloace, dintre care amintim:

nodul pirotehnistului;

banda adeziva;

colierele de plastic.

Figura 11 Variante de asigurare si fixare a liniei electrice

8 Mijloace de dare a focului

Plansa cu cuie ("tambalul")

Este un dispozitiv simplu si eficace pentru identificarea si clasarea liniilor functie de ordinea de tragere. "Tambalul" consta intr-o placa de lemn in care sunt infipte sub forma unei matrice un numar mare de cuie, marcate fiecare la baza cu o eticheta care permite identificarea rapida a liniilor corespunzatoare. Unul din firele fiecarei linii se leaga de cuiul corespunzator, iar perechile lor se inmanuncheaza si se leaga la minusul sursei. Cu ajutorul unui conductor legat la plusul sursei se ating in ordinea dorita cuiele de pe plansa, facilitand contactul electric si functionarea aprinzatorilor.

Sistemele multi-pereche

Sunt bazate pe cabluri de lungimi mari (zeci de metri) continand intr-o izolatie exterioara rezistenta un numar cat mai mare de perechi de conductori. Acest tip de cablu permite desfasurarea rapida si comoda a liniei pe o distanta mare si asigura o buna securitate liniilor impotriva resturilor incandescente. La capatul acestui cablu este prevazuta o cutie cu 20 la 30 de bransamente (functie de numarul de conductori) care se dispune in vecinatatea obiectelor pirotehnice. La celalalt capat cablul este prevazut cu un conector care permite racordarea la dispozitivul de comanda a focului.

Bateriile electrice

Bateriile electrice (acumulatorii) sunt cele mai utilizate pentru darea focului in cazul jocurilor de artificii. Acestea vor fi alese si intretinute astfel incat sa se gaseasca in stare perfecta de functionare si sa asigure o tensiune suficienta pentru a debita 1 A pe liniile de dare a focului.

Pentru controlul bateriilor de acumulatori de diverse tensiuni (12, 18, 36 sau 90 V) se pot utiliza un voltmetru si rezistente ohmice de valori cunoscute si putere 7W. Se conecteaza in serie voltmetrul si rezistentele respective, se conecteaza la baterie si se citeste indicatia aparatului. Aceasta trebuie sa fie cat mai apropiata de valoarea de 7V.

In figura de mai jos sunt prezentate tipurile bateriilor de acumulatori recomandate pentru un anumit numar de aprinzatori si diverse lungimi ale liniilor electrice.

Figura 12 Valorile tensiunilor electrice ale acumulatorilor in functie de numarul de inflamatori si lungimea liniei electrice

Sisteme de dare a focului

Sistemele de dare a focului reprezinta posturi de comanda electrica/electronica din care pirotehnistul poate comanda simultan alimentarea unui numar mare de linii, la capatul carora sunt dispuse mai multe obiecte pirotehnice si aprinzatorii electrici corespunzatori. Comanda poate fi data manual, prin intrerupatoare, sau automat, cu ajutorul unui calculator si al unui soft specializat.

In general, in cazul focurilor de artificii complexe, deoarece se doreste sincronizarea lansarilor cu diverse piese muzicale sau momente artistice, se utilizeaza sistemele comandate prin calculator care permit temporizarea perfecta a numeroaselor comenzi ce trebuie executate.

La ora actuala, pe piata exista o varietate mare de astfel de sisteme care difera atat din punct de vedere constructiv cat si din punctul de vedere al performantelor.

In general sistemele de dare a focului sunt constituite din panoul central de comanda (field controller), reteaua de cabluri multipereche si cutiile de conectare (firing modules). Cutiile de conectare se dispun in teren, in apropierea obiectelor pirotehnice si permit conectarea aprinzatorilor, intr-o ordine bine stabilita, la liniile de dare a focului.

Figura 13 Exemplu de panou de comanda a focului de artificii

Figura 14 Exemplu de cutie de conectare a liniilor electrice

Figura 15 Cabluri electrice pentru liniile de dare a focului