Состав бездымного пороха википедия: Бездымный порох

Содержание

Бездымный порох — Википедия. Что такое Бездымный порох

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твердотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Описание

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом, с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

История

До внедрения бездымного пороха, первый же залп окутывал огневую позицию густым непроглядным дымом, делая дальнейшую стрельбу нецелесообразной пальбой наугад

Пироксилин

Со времен Наполеона командующие войсками жаловались на неспособность отдавать приказы в бою из-за сильного задымления, вызванного порохом, использовавшимся в ружьях.

Большой прорыв вперёд был сделан с изобретением пироксилина — материала, основанного на нитроцеллюлозе. Он нашёл широкое применение в артиллерии.

Однако пироксилин имел ряд существенных недостатков. Пироксилин был более мощным, чем дымный порох, но в то же время менее стабильным, что делало его неподходящим для использования с огнестрельным оружием малых размеров — не только из-за большей опасности в полевых условиях, но и из-за повышенного износа оружия. Оружие, которое могло выстрелить тысячи раз обычным порохом, приходило в негодность после нескольких сотен выстрелов с более мощным пироксилином. Также происходило множество взрывов на фабриках по производству пироксилина из-за небрежного отношения к его нестабильности и средствам стабилизации.

По этим причинам применение пироксилина было приостановлено на двадцать с лишним лет, до тех пор пока люди не научились его «приручать». Лишь в 1880 году пироксилин стал жизнеспособным взрывчатым веществом.

Белый порох

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированной нитроклетчатке (68% нерастворимой в диэтиловом эфире тринитроцеллюлозы смешана с 30% растворённой в эфире динитроцеллюлозы с добавкой 2% парафина), с дальнейшим образованием пороховых элементов и последующей сушкой зёрен пороха.

Конечное взрывчатое вещество, которое в наши дни называют нитроцеллюлозой, содержит несколько меньшее количество азота, чем пироксилин, поэтому оно легче желатинизируется спирто-эфирной смесью. Большим достоинством данного пороха было то, что он, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало его баллистические свойства предсказуемыми.

Порох Вьеля произвёл революцию в мире стрелкового огнестрельного оружия по нескольким причинам:

  • Больше практически не было дыма, тогда как ранее после нескольких выстрелов с использованием чёрного пороха поле зрения солдата сильно сужалось из-за клубов дыма, что мог исправить только сильный ветер. Кроме того, позиция стрелка не выдавалась клубом дыма из винтовки.
  • Poudre B давал большую скорость вылета пули, что означало более прямую траекторию, что повышало точность и дальность стрельбы; дальность стрельбы достигла 1000 метров.
  • Так как Poudre B был в три раза мощнее чёрного пороха, то его требовалось намного меньше. Боеприпасы облегчались, что позволяло войскам носить с собой большее количество боеприпасов при той же их массе.
  • Патроны срабатывали, даже будучи мокрыми. Основанные же на чёрном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Вьеля был использован в винтовке Лебеля, которую сразу же приняла на вооружение французская армия, чтобы использовать все преимущества нового пороха над чёрным. Другие европейские страны поспешили последовать примеру французов и тоже перешли на аналоги Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит и кордит

Примерно в одно время с Вьелем в 1887 году в Великобритании Альфред Нобель разработал баллистит, один из первых нитроглицериновых бездымных порохов, состоящий из равных частей пороха и нитроглицерина, и получил на него британский патент.

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордит. Он также состоит из нитроглицерина и пороха, но использует самую нитрированную разновидность пороха, нерастворимую в смесях эфира и спирта, в то время как Нобель использовал растворимые формы. Кордит стал основным видом бездымных взрывчатых веществ на вооружении британской армии в течение XX века.

Кордит стал предметом судебных исков между Нобелем и британским правительством в 1894 и 1895 гг. Нобель считал, что его патент на баллистит также включает и кордит, на практике невозможно приготовить одну из форм в чистом виде, без примеси второй. Суд вынес постановление не в пользу Нобеля.

В 1889 году британский патент на похожий состав также получил оружейник Хайрем Максим, а в 1890 году его брат Хадсон Максим запатентовал этот состав в США.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и более безопасными в обращении, чем белый порох, и, что немаловажно — более мощными.

Пироколлодийный порох

23 января 1891 года Дмитрий Иванович Менделеев
создал и дал название этому пороху «пироколлодийный» — по полученному
и названному им же виду нитроклетчатки — «пироколлодий». Вид
нитроцеллюлозного пороха, в состав которого входит хорошо растворимая
нитроклетчатка и собственно растворитель, дополнительными компонентами
являются различные присадки, предназначенные для стабилизации
газообразования. Началось производство на Шлиссельбургском заводе под Санкт-Петербургом. Осенью 1892 года, с участием главного инспектора артиллерии морского флота адмирала С. О. Макарова,
испытан пироколлодийный порох. За полтора года под руководством Д.
И. Менделеева разработана технология пироколлодия — основы российского
бездымного пороха. После испытаний 1893 адмирал С. О. Макаров подтвердил
пригодность нового «бездымного зелья» для использования в орудиях всех
калибров.[1]

В 1895—1896 годах «Морской сборник» печатает две большие статьи Д. И. Менделеева
под общим заголовком «О пироколлодийном бездымном порохе», где особо
рассматривается химизм технологии и приводится реакция получения
пироколлодия. Характеризуется объём газов, выделяемых при его горении,
последовательно и подробно рассматривается сырьё. Д. И. Менделеев,
скрупулёзно сравнивая по 12 параметрам пироколлодийный — с другими
порохами, демонстрирует его неоспоримые достоинства, прежде всего —
стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».[2]

Желатиновый порох

Иван Платонович Граве — профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, — в 1916 году усовершенствовал французское изобретение: получил бездымный порох на другой основе — на нелетучем растворителе, — коллоидный, или желатиновый, порох. Он легко поддавался формовке и даже обработке на токарном станке. Применялся желатиновый порох в виде пороховых элементов с большой толщиной стенки (более нескольких миллиметров).

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши»[3].

Применение

В наши дни пороха, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также были разработаны трёхосновные кордиты (Cordite N и NQ) с добавкой нитрогуанидина, изначально использовавшиеся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедшие своё применение и в танковых войсках, а ныне использующиеся и в полевой артиллерии. Основное преимущество трехосновных порохов, по сравнению с двухосновными, состоит в существенно более низкой температуре пороховых газов при аналогичной эффективности. Перспективы дальнейшего использования порохов, содержащих нитрогуанидин, связаны с авиационными и зенитными орудиями малого калибра, имеющими высокий темп стрельбы.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял большое количество твердых продуктов (40-50% от массы пороха) в стволах орудий. Основные твердые продукты сгорания дымного пороха, полисульфиды (K2Sn, где n=2-6) и сульфид калия (K2S), притягивают влагу и гидролизуются до калийной щелочи и сероводорода. При сгорании бездымных порохов образуется не более 0,1 — 0,5% твердых продуктов, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей. Стоит учесть, что продукты сгорания всех бездымных порохов содержат много оксидов азота, что повышает их корродирующее действие на металл оружия.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть метательных взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько распространены, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии и артиллерии. Дымные пороха используются в качестве МВВ только в подствольных гранатометах, сигнальных ракетницах и некоторых патронах для гладкоствольного оружия.

В некоторых случаях, например, в ряде кустарных ручных гранат и импровизированных артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации, и используют мощные детонаторы. В отличие от многих взрывчатых веществ, для использования бездымного пороха не обязателен капсюль-детонатор, вполне достаточно любого воспламенителя. Эффективность использования бездымных порохов в качестве БВВ, в случае воспламенения, сравнима с эффективностью использования минного дымного пороха. При использовании мощных детонаторов (на практике не менее 400-600 гр. ТНТ) эффективность находится на уровне большинства индивидуальных БВВ.

Нестабильность и стабилизация

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейший распад компонентов пороха.
В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае длительного хранения большого количества пороха или хранения пороха при высоких температурах (на практике, выше 25*С), может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные пороха наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно, что связано с более высоким содержанием стабилизаторов химической стойкости и их более равномерным распределением в объеме пороха, так как нитроглицерин и другие пластификаторы способствуют переводу нитроцеллюлозы в состояние однородного пластика.
Кислотные продукты химического распада (главным образом, оксиды азота, азотистая и азотная кислоты) энергонасыщенных компонентов пороха могут вызвать коррозию металлов гильзы, пули и капсюля снаряженных боеприпасов или металлов упаковки пороха при отдельном хранении последнего.

Чтобы избежать накопления в составе пороха кислотных продуктов распада, добавляют стабилизаторы, самыми популярными из которых являются дифениламин и центролиты (№1 и №2).
Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин и N-метил-п-нитроанилин.
Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0,5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут несколько ухудшить баллистические характеристики пороха за счет смещения кислородного баланса.
Количество стабилизатора со временем уменьшается за счет расходования на реакции с кислотными продуктами разложения пороха, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов. Повышение содержания стабилизаторов химической стойкости способствует увеличению продолжительности хранения любых метательных ВВ, но снижает баллистические качества порохового заряда.

Бездымные взрывчатые компоненты

В состав разных сортов пороха могут входить различные активные и вспомогательные компоненты:

  • Взрывчатые вещества:
  • Мягчители, делающие гранулы менее хрупкими
  • Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Размеднители — добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
  • Пламегасящие добавки — для того, чтобы уменьшить яркость свечения вырывающихся из ствола при выстреле продуктов сгорания, и тем самым уменьшить демаскировку стрелка, а также его ослепление (особенно при стрельбе в ночное время)
  • Добавки, уменьшающие износ ствола USA 16″/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Катализаторы — добавки, ускоряющие реакцию горения
    • Нитраты диэтиленгликоля (используется в большинстве случаев динитрат диэтиленгликоля)
    • Нитроксиэтилнитрамины
  • Другие добавки

Свойства пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания.
Варьируя форму гранул можно повлиять на давление и кривую процесса сгорания пороха по времени.

Составы, сгорающие быстрее, дают большее давление при более высокой температуре, но также увеличивают износ стволов орудий.

Порох Primex содержит 0—40 % нитроглицерина, 0—10 % дибутилфталата, 0—10 % polyester adipate, 0—5 % канифоли, 0—5 % этилацетата, 0,3—1,5 % дифениламина, 0—1,5 % N-нитрозодифениламина, 0—1,5 % 2-нитрофениламина, 0—1,5 % нитрата калия, 0—1,5 % сульфата калия, 0—1,5 % оксида олова, 0,02—1 % графита, 0—1 % карбоната кальция, и остаток от 100 % — нитроцеллюлозы. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

См. также

Примечания

  1. ↑ Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Л.: Наука. 1984. С. 313
  2. Менделеев Дмитрий Иванович. Менделеев, Д. И. Сочинения: в 25 т. / Ответственный редактор акад. В. Г. Хлопин; Кураторы тома: проф. С. П. Вуколов и засл. деят. науки Л. И. Багал. — Л.—М.. — Академия Наук СССР. — Ленинград—Москва: Академия Наук СССР, 1949. — С. 181-253. — 314 с.
  3. ↑ Один из создателей «Катюши».

Бездымный порох Википедия

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твердотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Описание

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

История

До внедрения бездымного пороха, первый же залп окутывал огневую позицию густым непроглядным дымом, делая дальнейшую стрельбу нецелесообразной пальбой наугад

Пироксилин

Со времен Наполеона командующие войсками жаловались на неспособность отдавать приказы в бою из-за сильного задымления, вызванного порохом, использовавшимся в ружьях.

Большой прорыв вперёд был сделан с изобретением пироксилина — материала, основанного на нитроцеллюлозе. Он нашёл широкое применение в артиллерии.

Однако пироксилин имел ряд существенных недостатков. Пироксилин был более мощным, чем дымный порох, но в то же время менее стабильным, что делало его неподходящим для использования с огнестрельным оружием малых размеров — не только из-за большей опасности в полевых условиях, но и из-за повышенного износа оружия. Оружие, которое могло выстрелить тысячи раз обычным порохом, приходило в негодность после нескольких сотен выстрелов с более мощным пироксилином. Также происходило множество взрывов на фабриках по производству пироксилина из-за небрежного отношения к его нестабильности и средствам стабилизации.

По этим причинам применение пироксилина было приостановлено на двадцать с лишним лет, до тех пор пока люди не научились его «приручать». Лишь в 1880 году пироксилин стал жизнеспособным взрывчатым веществом.

Белый порох

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированной нитроклетчатке (68% нерастворимой в диэтиловом эфире тринитроцеллюлозы смешана с 30% растворённой в эфире динитроцеллюлозы с добавкой 2% парафина), с дальнейшим образованием пороховых элементов и последующей сушкой зёрен пороха.

Конечное взрывчатое вещество, которое в наши дни называют нитроцеллюлозой, содержит несколько меньшее количество азота, чем пироксилин, поэтому оно легче желатинизируется спирто-эфирной смесью. Большим достоинством данного пороха было то, что он, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало его баллистические свойства предсказуемыми.

Порох Вьеля произвёл революцию в мире стрелкового огнестрельного оружия по нескольким причинам:

  • Больше практически не было дыма, тогда как ранее после нескольких выстрелов с использованием чёрного пороха поле зрения солдата сильно сужалось из-за клубов дыма, что мог только сильный ветер. Кроме того, позиция стрелка не выдавалась клубом дыма из винтовки.
  • Poudre B давал большую скорость вылета пули, что означало более прямую траекторию, что повышало точность и дальность стрельбы; дальность стрельбы достигла 1000 метров.
  • Так как Poudre B был в три раза мощнее чёрного пороха, то его требовалось намного меньше. Боеприпасы облегчались, что позволяло войскам носить с собой большее количество боеприпасов при той же их массе.
  • Патроны срабатывали, даже будучи мокрыми. Основанные же на чёрном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Вьеля был использован в винтовке Лебеля, которую сразу же приняла на вооружение французская армия, чтобы использовать все преимущества нового пороха над чёрным. Другие европейские страны поспешили последовать примеру французов и тоже перешли на аналоги Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит и кордит

Примерно в одно время с Вьелем в 1887 году в Великобритании Альфред Нобель разработал баллистит, один из первых нитроглицериновых бездымных порохов, состоящий из равных частей пороха и нитроглицерина, и получил на него британский патент.

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордит. Он также состоит из нитроглицерина и пороха, но использует самую нитрированную разновидность пороха, нерастворимую в смесях эфира и спирта, в то время как Нобель использовал растворимые формы. Кордит стал основным видом бездымных взрывчатых веществ на вооружении британской армии в течение XX века.

Кордит стал предметом судебных исков между Нобелем и британским правительством в 1894 и 1895 гг. Нобель считал, что его патент на баллистит также включает и кордит, на практике невозможно приготовить одну из форм в чистом виде, без примеси второй. Суд вынес постановление не в пользу Нобеля.

В 1889 году британский патент на похожий состав также получил оружейник Хайрем Максим, а в 1890 году его брат Хадсон Максим запатентовал этот состав в США.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и более безопасными в обращении, чем белый порох, и, что немаловажно — более мощными.

Пироколлодийный порох

23 января 1891 года Дмитрий Иванович Менделеев
создал и дал название этому пороху «пироколлодийный» — по полученному
и названному им же виду нитроклетчатки — «пироколлодий». Вид
нитроцеллюлозного пороха, в состав которого входит хорошо растворимая
нитроклетчатка и собственно растворитель, дополнительными компонентами
являются различные присадки, предназначенные для стабилизации
газообразования. Началось производство на Шлиссельбургском заводе под Санкт-Петербургом. Осенью 1892 года, с участием главного инспектора артиллерии морского флота адмирала С. О. Макарова,
испытан пироколлодийный порох. За полтора года под руководством Д.
И. Менделеева разработана технология пироколлодия — основы российского
бездымного пороха. После испытаний 1893 адмирал С. О. Макаров подтвердил
пригодность нового «бездымного зелья» для использования в орудиях всех
калибров.[1]

В 1895—1896 годах «Морской сборник» печатает две большие статьи Д. И. Менделеева
под общим заголовком «О пироколлодийном бездымном порохе», где особо
рассматривается химизм технологии и приводится реакция получения
пироколлодия. Характеризуется объём газов, выделяемых при его горении,
последовательно и подробно рассматривается сырьё. Д. И. Менделеев,
скрупулёзно сравнивая по 12 параметрам пироколлодийный — с другими
порохами, демонстрирует его неоспоримые достоинства, прежде всего —
стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».[2]

Желатиновый порох

Иван Платонович Граве — профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, — в 1916 году усовершенствовал французское изобретение: получил бездымный порох на другой основе — на нелетучем растворителе, — коллоидный, или желатиновый, порох. Он легко поддавался формовке и даже обработке на токарном станке. Применялся желатиновый порох в виде пороховых элементов с большой толщиной стенки (более нескольких миллиметров).

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши»[3].

Применение

В наши дни пороха, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также были разработаны трёхосновные кордиты (Cordite N и NQ) с добавкой нитрогуанидина, изначально использовавшиеся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедшие своё применение и в танковых войсках, а ныне использующиеся и в полевой артиллерии. Основное преимущество трехосновных порохов, по сравнению с двухосновными, состоит в существенно более низкой температуре пороховых газов при аналогичной эффективности. Перспективы дальнейшего использования порохов, содержащих нитрогуанидин, связаны с авиационными и зенитными орудиями малого калибра, имеющими высокий темп стрельбы.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял большое количество твердых продуктов (40-50% от массы пороха) в стволах орудий. Основные твердые продукты сгорания дымного пороха, полисульфиды (K2Sn, где n=2-6) и сульфид калия (K2S), притягивают влагу и гидролизуются до калийной щелочи и сероводорода. При сгорании бездымных порохов образуется не более 0,1 — 0,5% твердых продуктов, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей. Стоит учесть, что продукты сгорания всех бездымных порохов содержат много оксидов азота, что повышает их корродирующее действие на металл оружия.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть метательных взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько распространены, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии и артиллерии. Дымные пороха используются в качестве МВВ только в подствольных гранатометах, сигнальных ракетницах и некоторых патронах для гладкоствольного оружия.

В некоторых случаях, например, в ряде кустарных ручных гранат и импровизированных артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации, и используют мощные детонаторы. В отличие от многих взрывчатых веществ, для использования бездымного пороха не обязателен капсюль-детонатор, вполне достаточно любого воспламенителя. Эффективность использования бездымных порохов в качестве БВВ, в случае воспламенения, сравнима с эффективностью использования минного дымного пороха. При использовании мощных детонаторов (на практике не менее 400-600 гр. ТНТ) эффективность находится на уровне большинства индивидуальных БВВ.

Нестабильность и стабилизация

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейший распад компонентов пороха.
В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае длительного хранения большого количества пороха или хранения пороха при высоких температурах (на практике, выше 25°С), может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные пороха наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно, что связано с более высоким содержанием стабилизаторов химической стойкости и их более равномерным распределением в объеме пороха, так как нитроглицерин и другие пластификаторы способствуют переводу нитроцеллюлозы в состояние однородного пластика.
Кислотные продукты химического распада (главным образом, оксиды азота, азотистая и азотная кислоты) энергонасыщенных компонентов пороха могут вызвать коррозию металлов гильзы, пули и капсюля снаряженных боеприпасов или металлов упаковки пороха при отдельном хранении последнего.

Чтобы избежать накопления в составе пороха кислотных продуктов распада, добавляют стабилизаторы, самыми популярными из которых являются дифениламин и центролиты (№1 и №2).
Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин и N-метил-п-нитроанилин.
Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0,5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут несколько ухудшить баллистические характеристики пороха за счет смещения кислородного баланса.
Количество стабилизатора со временем уменьшается за счет расходования на реакции с кислотными продуктами разложения пороха, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов. Повышение содержания стабилизаторов химической стойкости способствует увеличению продолжительности хранения любых метательных ВВ, но снижает баллистические качества порохового заряда.

Бездымные взрывчатые компоненты

В состав разных сортов пороха могут входить различные активные и вспомогательные компоненты:

  • Взрывчатые вещества:
  • Мягчители, делающие гранулы менее хрупкими
  • Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Размеднители — добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
  • Пламегасящие добавки — для того, чтобы уменьшить яркость свечения вырывающихся из ствола при выстреле продуктов сгорания, и тем самым уменьшить демаскировку стрелка, а также его ослепление (особенно при стрельбе в ночное время)
  • Добавки, уменьшающие износ ствола USA 16″/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Катализаторы — добавки, ускоряющие реакцию горения
    • Нитраты диэтиленгликоля (используется в большинстве случаев динитрат диэтиленгликоля)
    • Нитроксиэтилнитрамины
  • Другие добавки

Свойства пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания.
Варьируя форму гранул можно повлиять на давление и кривую процесса сгорания пороха по времени.

Составы, сгорающие быстрее, дают большее давление при более высокой температуре, но также увеличивают износ стволов орудий.

Порох Primex содержит 0—40 % нитроглицерина, 0—10 % дибутилфталата, 0—10 % polyester adipate, 0—5 % канифоли, 0—5 % этилацетата, 0,3—1,5 % дифениламина, 0—1,5 % N-нитрозодифениламина, 0—1,5 % 2-нитрофениламина, 0—1,5 % нитрата калия, 0—1,5 % сульфата калия, 0—1,5 % оксида олова, 0,02—1 % графита, 0—1 % карбоната кальция, и остаток от 100 % — нитроцеллюлозы. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

См. также

Примечания

  1. ↑ Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Л.: Наука. 1984. С. 313
  2. Менделеев Дмитрий Иванович. Менделеев, Д. И. Сочинения: в 25 т. / Ответственный редактор акад. В. Г. Хлопин; Кураторы тома: проф. С. П. Вуколов и засл. деят. науки Л. И. Багал. — Л.—М.. — Академия Наук СССР. — Ленинград—Москва: Академия Наук СССР, 1949. — С. 181-253. — 314 с.
  3. ↑ Один из создателей «Катюши».

Бездымный порох — Википедия. Что такое Бездымный порох

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твердотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Описание

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом, с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

История

До внедрения бездымного пороха, первый же залп окутывал огневую позицию густым непроглядным дымом, делая дальнейшую стрельбу нецелесообразной пальбой наугад

Пироксилин

Со времен Наполеона командующие войсками жаловались на неспособность отдавать приказы в бою из-за сильного задымления, вызванного порохом, использовавшимся в ружьях.

Большой прорыв вперёд был сделан с изобретением пироксилина — материала, основанного на нитроцеллюлозе. Он нашёл широкое применение в артиллерии.

Однако пироксилин имел ряд существенных недостатков. Пироксилин был более мощным, чем дымный порох, но в то же время менее стабильным, что делало его неподходящим для использования с огнестрельным оружием малых размеров — не только из-за большей опасности в полевых условиях, но и из-за повышенного износа оружия. Оружие, которое могло выстрелить тысячи раз обычным порохом, приходило в негодность после нескольких сотен выстрелов с более мощным пироксилином. Также происходило множество взрывов на фабриках по производству пироксилина из-за небрежного отношения к его нестабильности и средствам стабилизации.

По этим причинам применение пироксилина было приостановлено на двадцать с лишним лет, до тех пор пока люди не научились его «приручать». Лишь в 1880 году пироксилин стал жизнеспособным взрывчатым веществом.

Белый порох

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированной нитроклетчатке (68% нерастворимой в диэтиловом эфире тринитроцеллюлозы смешана с 30% растворённой в эфире динитроцеллюлозы с добавкой 2% парафина), с дальнейшим образованием пороховых элементов и последующей сушкой зёрен пороха.

Конечное взрывчатое вещество, которое в наши дни называют нитроцеллюлозой, содержит несколько меньшее количество азота, чем пироксилин, поэтому оно легче желатинизируется спирто-эфирной смесью. Большим достоинством данного пороха было то, что он, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало его баллистические свойства предсказуемыми.

Порох Вьеля произвёл революцию в мире стрелкового огнестрельного оружия по нескольким причинам:

  • Больше практически не было дыма, тогда как ранее после нескольких выстрелов с использованием чёрного пороха поле зрения солдата сильно сужалось из-за клубов дыма, что мог исправить только сильный ветер. Кроме того, позиция стрелка не выдавалась клубом дыма из винтовки.
  • Poudre B давал большую скорость вылета пули, что означало более прямую траекторию, что повышало точность и дальность стрельбы; дальность стрельбы достигла 1000 метров.
  • Так как Poudre B был в три раза мощнее чёрного пороха, то его требовалось намного меньше. Боеприпасы облегчались, что позволяло войскам носить с собой большее количество боеприпасов при той же их массе.
  • Патроны срабатывали, даже будучи мокрыми. Основанные же на чёрном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Вьеля был использован в винтовке Лебеля, которую сразу же приняла на вооружение французская армия, чтобы использовать все преимущества нового пороха над чёрным. Другие европейские страны поспешили последовать примеру французов и тоже перешли на аналоги Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит и кордит

Примерно в одно время с Вьелем в 1887 году в Великобритании Альфред Нобель разработал баллистит, один из первых нитроглицериновых бездымных порохов, состоящий из равных частей пороха и нитроглицерина, и получил на него британский патент.

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордит. Он также состоит из нитроглицерина и пороха, но использует самую нитрированную разновидность пороха, нерастворимую в смесях эфира и спирта, в то время как Нобель использовал растворимые формы. Кордит стал основным видом бездымных взрывчатых веществ на вооружении британской армии в течение XX века.

Кордит стал предметом судебных исков между Нобелем и британским правительством в 1894 и 1895 гг. Нобель считал, что его патент на баллистит также включает и кордит, на практике невозможно приготовить одну из форм в чистом виде, без примеси второй. Суд вынес постановление не в пользу Нобеля.

В 1889 году британский патент на похожий состав также получил оружейник Хайрем Максим, а в 1890 году его брат Хадсон Максим запатентовал этот состав в США.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и более безопасными в обращении, чем белый порох, и, что немаловажно — более мощными.

Пироколлодийный порох

23 января 1891 года Дмитрий Иванович Менделеев
создал и дал название этому пороху «пироколлодийный» — по полученному
и названному им же виду нитроклетчатки — «пироколлодий». Вид
нитроцеллюлозного пороха, в состав которого входит хорошо растворимая
нитроклетчатка и собственно растворитель, дополнительными компонентами
являются различные присадки, предназначенные для стабилизации
газообразования. Началось производство на Шлиссельбургском заводе под Санкт-Петербургом. Осенью 1892 года, с участием главного инспектора артиллерии морского флота адмирала С. О. Макарова,
испытан пироколлодийный порох. За полтора года под руководством Д.
И. Менделеева разработана технология пироколлодия — основы российского
бездымного пороха. После испытаний 1893 адмирал С. О. Макаров подтвердил
пригодность нового «бездымного зелья» для использования в орудиях всех
калибров.[1]

В 1895—1896 годах «Морской сборник» печатает две большие статьи Д. И. Менделеева
под общим заголовком «О пироколлодийном бездымном порохе», где особо
рассматривается химизм технологии и приводится реакция получения
пироколлодия. Характеризуется объём газов, выделяемых при его горении,
последовательно и подробно рассматривается сырьё. Д. И. Менделеев,
скрупулёзно сравнивая по 12 параметрам пироколлодийный — с другими
порохами, демонстрирует его неоспоримые достоинства, прежде всего —
стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».[2]

Желатиновый порох

Иван Платонович Граве — профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, — в 1916 году усовершенствовал французское изобретение: получил бездымный порох на другой основе — на нелетучем растворителе, — коллоидный, или желатиновый, порох. Он легко поддавался формовке и даже обработке на токарном станке. Применялся желатиновый порох в виде пороховых элементов с большой толщиной стенки (более нескольких миллиметров).

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши»[3].

Применение

В наши дни пороха, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также были разработаны трёхосновные кордиты (Cordite N и NQ) с добавкой нитрогуанидина, изначально использовавшиеся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедшие своё применение и в танковых войсках, а ныне использующиеся и в полевой артиллерии. Основное преимущество трехосновных порохов, по сравнению с двухосновными, состоит в существенно более низкой температуре пороховых газов при аналогичной эффективности. Перспективы дальнейшего использования порохов, содержащих нитрогуанидин, связаны с авиационными и зенитными орудиями малого калибра, имеющими высокий темп стрельбы.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял большое количество твердых продуктов (40-50% от массы пороха) в стволах орудий. Основные твердые продукты сгорания дымного пороха, полисульфиды (K2Sn, где n=2-6) и сульфид калия (K2S), притягивают влагу и гидролизуются до калийной щелочи и сероводорода. При сгорании бездымных порохов образуется не более 0,1 — 0,5% твердых продуктов, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей. Стоит учесть, что продукты сгорания всех бездымных порохов содержат много оксидов азота, что повышает их корродирующее действие на металл оружия.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть метательных взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько распространены, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии и артиллерии. Дымные пороха используются в качестве МВВ только в подствольных гранатометах, сигнальных ракетницах и некоторых патронах для гладкоствольного оружия.

В некоторых случаях, например, в ряде кустарных ручных гранат и импровизированных артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации, и используют мощные детонаторы. В отличие от многих взрывчатых веществ, для использования бездымного пороха не обязателен капсюль-детонатор, вполне достаточно любого воспламенителя. Эффективность использования бездымных порохов в качестве БВВ, в случае воспламенения, сравнима с эффективностью использования минного дымного пороха. При использовании мощных детонаторов (на практике не менее 400-600 гр. ТНТ) эффективность находится на уровне большинства индивидуальных БВВ.

Нестабильность и стабилизация

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейший распад компонентов пороха.
В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае длительного хранения большого количества пороха или хранения пороха при высоких температурах (на практике, выше 25*С), может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные пороха наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно, что связано с более высоким содержанием стабилизаторов химической стойкости и их более равномерным распределением в объеме пороха, так как нитроглицерин и другие пластификаторы способствуют переводу нитроцеллюлозы в состояние однородного пластика.
Кислотные продукты химического распада (главным образом, оксиды азота, азотистая и азотная кислоты) энергонасыщенных компонентов пороха могут вызвать коррозию металлов гильзы, пули и капсюля снаряженных боеприпасов или металлов упаковки пороха при отдельном хранении последнего.

Чтобы избежать накопления в составе пороха кислотных продуктов распада, добавляют стабилизаторы, самыми популярными из которых являются дифениламин и центролиты (№1 и №2).
Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин и N-метил-п-нитроанилин.
Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0,5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут несколько ухудшить баллистические характеристики пороха за счет смещения кислородного баланса.
Количество стабилизатора со временем уменьшается за счет расходования на реакции с кислотными продуктами разложения пороха, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов. Повышение содержания стабилизаторов химической стойкости способствует увеличению продолжительности хранения любых метательных ВВ, но снижает баллистические качества порохового заряда.

Бездымные взрывчатые компоненты

В состав разных сортов пороха могут входить различные активные и вспомогательные компоненты:

  • Взрывчатые вещества:
  • Мягчители, делающие гранулы менее хрупкими
  • Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Размеднители — добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
  • Пламегасящие добавки — для того, чтобы уменьшить яркость свечения вырывающихся из ствола при выстреле продуктов сгорания, и тем самым уменьшить демаскировку стрелка, а также его ослепление (особенно при стрельбе в ночное время)
  • Добавки, уменьшающие износ ствола USA 16″/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Катализаторы — добавки, ускоряющие реакцию горения
    • Нитраты диэтиленгликоля (используется в большинстве случаев динитрат диэтиленгликоля)
    • Нитроксиэтилнитрамины
  • Другие добавки

Свойства пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания.
Варьируя форму гранул можно повлиять на давление и кривую процесса сгорания пороха по времени.

Составы, сгорающие быстрее, дают большее давление при более высокой температуре, но также увеличивают износ стволов орудий.

Порох Primex содержит 0—40 % нитроглицерина, 0—10 % дибутилфталата, 0—10 % polyester adipate, 0—5 % канифоли, 0—5 % этилацетата, 0,3—1,5 % дифениламина, 0—1,5 % N-нитрозодифениламина, 0—1,5 % 2-нитрофениламина, 0—1,5 % нитрата калия, 0—1,5 % сульфата калия, 0—1,5 % оксида олова, 0,02—1 % графита, 0—1 % карбоната кальция, и остаток от 100 % — нитроцеллюлозы. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

См. также

Примечания

  1. ↑ Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Л.: Наука. 1984. С. 313
  2. Менделеев Дмитрий Иванович. Менделеев, Д. И. Сочинения: в 25 т. / Ответственный редактор акад. В. Г. Хлопин; Кураторы тома: проф. С. П. Вуколов и засл. деят. науки Л. И. Багал. — Л.—М.. — Академия Наук СССР. — Ленинград—Москва: Академия Наук СССР, 1949. — С. 181-253. — 314 с.
  3. ↑ Один из создателей «Катюши».

Бездымный порох Википедия

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твердотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Описание[ | ]

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать

Бездымный порох — Вики

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

Бездымный порох — Википедия

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твёрдотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.
Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом, с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

Пироксилин[править]

Со времен Наполеона командующие войсками жаловались на неспособность отдавать приказы в бою из-за сильного задымления, вызванного порохом, использовавшемся в ружьях.

Большой прорыв вперёд был сделан с изобретением пироксилина — материала, основанного на нитроцеллюлозе. Он нашёл широкое применение в артиллерии.

Однако пироксилин имел ряд существенных недостатков. Пироксилин был более мощным, чем дымный порох, но в то же время менее стабильным, что делало его неподходящим для использования с огнестрельным оружием малых размеров — не только из-за большей опасности в полевых условиях, но и из-за повышенного износа оружия. Оружие, которое могло выстрелить тысячи раз обычным порохом, приходило в негодность после нескольких сотен выстрелов с более мощным пироксилином. Также происходило множество взрывов на фабриках по производству пироксилина из-за небрежного отношения к его нестабильности и средствам стабилизации.

По этим причинам применение пироксилина было приостановлено на двадцать с лишним лет, до тех пор пока люди не научились его «приручать». Лишь в 1880 году пироксилин стал жизнеспособным взрывчатым веществом.

Белый порох[править]

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированной нитроклетчатке (68% нерастворимой в диэтиловом эфире тринитроцеллюлозы смешана с 30% растворённой в эфире динитроцеллюлозы с добавкой 2% парафина), с дальнейшим образованием пороховых элементов и последующей сушкой зёрен пороха.

Конечное взрывчатое вещество, которое в наши дни называют нитроцеллюлозой, содержит несколько меньшее количество азота, чем пироксилин, поэтому оно легче желатинизируется спирто-эфирной смесью. Большим достоинством данного пороха было то, что он, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало его баллистические свойства предсказуемыми.

Порох Вьеля произвёл революцию в мире стрелкового огнестрельного оружия по нескольким причинам:

  • Больше практически не было дыма, тогда как ранее после нескольких выстрелов с использованием чёрного пороха поле зрения солдата сильно сужалось из-за клубов дыма, что мог исправить только сильный ветер. Кроме того, позиция стрелка не выдавалась клубом дыма из винтовки.
  • Poudre B давал большую скорость вылета пули, что означало более прямую траекторию, что повышало точность и дальность стрельбы; дальность стрельбы достигла 1000 метров.
  • Так как Poudre B был в три раза мощнее чёрного пороха, то его требовалось намного меньше. Боеприпасы облегчались, что позволяло войскам носить с собой большее количество боеприпасов при том же их весе.
  • Патроны срабатывали даже будучи мокрыми. Основанные же на чёрном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Вьеля был использован в винтовке Лебеля, которую сразу же приняла на вооружение Французская армия, чтобы использовать все преимущества нового пороха над чёрным. Другие европейские страны поспешили последовать примеру французов и тоже перешли на аналоги Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит и кордит[править]

Примерно в одно время с Вьелем в 1887 году в Великобритании Альфред Нобель разработал баллистит, один из первых нитроглицериновых бездымных порохов, состоящий из равных частей пороха и нитроглицерина, и получил на него британский патент.

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордит. Он также состоит из нитроглицерина и пороха, но использует самую нитрированную разновидность пороха, нерастворимую в смесях эфира и спирта, в то время как Нобель использовал растворимые формы. Кордит стал основным видом бездымных взрывчатых веществ на вооружении британской армии в течение XX века.

Кордит стал предметом судебных исков между Нобелем и британским правительством в 1894 и 1895 гг. Нобель считал, что его патент на баллистит также включает и кордит, на практике невозможно приготовить одну из форм в чистом виде, без примеси второй. Суд вынес постановление не в пользу Нобеля.

В 1889-м году британский патент на похожий состав также получил оружейник Хайрем Максим, а в 1890-м году его брат Хадсон Максим запатентовал этот состав в США.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и более безопасными в обращении, чем белый порох, и, что немаловажно — более мощными.

Пироколлодийный порох[править]

23 января 1891 года Дмитий Иванович Менделеев
в создал и дал название этому пороху «пироколлодийный» — по полученному
и названному им же виду нитроклетчатки — «пироколлодий». Вид
нитроцеллюлозного пороха, в состав которого входит хорошо растворимая
нитроклетчатка и собственно растворитель, дополнительными компонентами
являются различные присадки, предназначенные для стабилизации
газообразования. Началось производство на Шлиссельбургском заводе под Санкт-Петербургом. Осенью 1892 года, с участием главного инспектора артиллерии морского флота адмирала С. О. Макарова,
испытан пироколлодийный порох. За полтора года под руководством Д.
И.Менделеева разработана технология пироколлодия — основы российского
бездымного пороха. После испытаний 1893 адмирал С. О. Макаров подтвердил
пригодность нового «бездымного зелья» для использования в орудиях всех
калибров.[1]

В 1895—1896 годах «Морской сборник» печатает две большие статьи Д.И.Менделеева
под общим заголовком «О пироколлодийном бездымном порохе», где особо
рассматривается химизм технологии и приводится реакция получения
пироколлодия. Характеризуется объём газов, выделяемых при его горении,
последовательно и подробно рассматривается сырьё. Д. И. Менделеев
скрупулёзно сравнивая по 12 параметрам пироколлодийный — с другими
порохами, демонстрирует его неоспоримые достоинства, прежде всего —
стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».[2]

Желатиновый порох[править]

Иван Платонович Граве — профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, — в 1916 году усовершенствовал французское изобретение: получил бездымный порох на другой основе — на нелетучем растворителе, — коллоидный, или желатиновый, порох. Он легко поддавался формовке и даже обработке на токарном станке. Применялся желатиновый порох в виде пороховых элементов с большой толщиной стенки (более нескольких миллиметров).

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши»[3].

В наши дни пороха, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также были разработан трёхосновные кордиты (Cordite N и NQ) с добавкой нитрогуанидина, изначально использовавшиеся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедшие своё применение и в танковых войсках, а ныне использующиеся и в полевой артиллерии. Основное преимущество трехосновных порохов, по сравнению с двухосновными, состоит в существенно более низкой температуре пороховых газов при аналогичной эффективности. Перспективы дальнейшего использования порохов, содержащих нитрогуанидин, связаны с авиационными и зенитными орудиями малого калибра,имеющими высокий темп стрельбы.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял большое количество твердых продуктов (40-50% от массы пороха) в стволах орудий. Основные твердые продукты сгорания дымного пороха, полисульфиды (K2Sn, где n=2-6) и сульфид калия (K2S), притягивают влагу и гидролизуется до калийной щелочи и сероводорода. При сгорании бездымных порохов образуется не более 0,1 — 0,5% твердых продуктов, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей. Стоит учесть, что продукты сгорания всех бездымных порохов содержат много оксидов азота, что повышает их корродирующее действие на металл оружия.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть метательных взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько распространены, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии и артиллерии. Дымные пороха используются в качестве МВВ только в подствольных гранатометах, сигнальных ракетницах и некоторых патронах для гладкоствольного оружия.

В некоторых случаях, например, в ряде кустарных ручных гранат и импровизированных артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации, и используют мощные детонаторы. В отличие от многих взрывчатых веществ, для использования бездымного пороха не обязателен капсюль-детонатор, вполне достаточно любого воспламенителя. Эффективность использования бездымных порохов в качестве БВВ, в случае воспламенения, сравнима с эффективностью использования минного дымного пороха. При использовании мощных детонаторов (на практике не менее 400-600 гр. ТНТ), эффективность находится на уровне большинства индивидуальных БВВ.

Нестабильность и стабилизация[править]

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейший распад компонентов пороха.
В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае длительного хранения большого количества пороха или хранения пороха при высоких температурах (на практике, выше 25*С), может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные пороха наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно. Что связано с более высоким содержанием стабилизаторов химической стойкости и их более равномерным распределением в объеме пороха, так как, нитроглицерин и другие пластификаторы способствуют переводы нитроцеллюлозы в состояние однородного пластика.
Кислотные продукты химического распада (главным образом, оксиды азота, азотистая и азотная кислоты) энергонасыщенных компонентов пороха могут вызвать коррозию металлов гильзы, пули и капсюля снаряженных боеприпасов, или металлов упаковки пороха, при отдельном хранении последнего.

Чтобы избежать накопления в составе пороха кислотных продуктов распада добавляют стабилизаторы, самыми популярными из которых являются дифениламин и центролиты (№1 и №2).
Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин и N-метил-п-нитроанилин.
Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0.5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут несколько ухудшить баллистические характеристики пороха за счет смещения кислородного балланса.
Количество стабилизатора со временем уменьшается за счет расходования на реакции с кислотными продуктами разложения пороха, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов. Повышение содержания стабилизаторов химической стойкости способствует увеличению продолжительности хранения любых метательных ВВ, но, снижает баллистические качества порохового заряда.

Бездымные взрывчатые компоненты[править]

В состав разных сортов пороха могут входить различные активные и вспомогательные компоненты:

  • Взрывчатые вещества:
  • Мягчители, делающие гранулы менее хрупкими
  • Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Размеднители — добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
  • Пламягасящие добавки — для того, чтобы уменьшить яркость свечения вырывающихся из ствола при выстреле продуктов сгорания, и тем самым уменьшить демаскировку стрелка, а также его ослепление (особенно при стрельбе в ночное время)
  • Добавки, уменьшающие износ ствола USA 16″/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Другие добавки

Свойства пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания.
Варьируя форму гранул можно повлиять на давление и кривую процесса сгорания пороха по времени.

Составы, сгорающие быстрее, дают большее давление при более высокой температуре, но также увеличивают износ стволов орудий.

Порох Primex содержит 0—40 % нитроглицерина, 0—10 % дибутилфталата, 0—10 % polyester adipate, 0—5 % канифоли, 0—5 % этилацетата, 0,3—1,5 % дифениламина, 0—1,5 % N-нитрозодифениламина, 0—1,5 % 2-нитрофениламина, 0—1,5 % нитрата калия, 0—1,5 % сульфата калия, 0—1,5 % оксида олова, 0,02—1 % графита, 0—1 % карбоната кальция, и остаток от 100 % — нитроцеллюлозы. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

  1. ↑ Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Л.: Наука. 1984. С. 313
  2. Менделеев Дмитрий Иванович. Менделеев, Д. И. Сочинения: в 25 т. / Ответственный редактор акад. В. Г. Хлопин; Кураторы тома: проф. С. П. Вуколов и засл. деят. науки Л. И. Багал. — Л.—М.. — Академия Наук СССР. — Ленинград—Москва: Академия Наук СССР, 1949. — С. 181-253. — 314 с.
  3. ↑ Один из создателей «Катюши».

Бездымный порох — Gpedia, Your Encyclopedia

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)
Бездымный порох

Безды́мный по́рох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, в твердотопливных ракетных двигателях, которые при сгорании не образуют твёрдых частиц (дыма), а только газообразные продукты сгорания, в отличие от дымного (чёрного) пороха.

Типы бездымного пороха включают кордит, баллистит и, традиционно, белый порох (англ. Poudre B). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.

Описание

Бездымный порох состоит из нитроцеллюлозы (одноосновный), обычно с добавлением до пятидесяти процентов нитроглицерина (двухосновный), и иногда нитроглицерина в сочетании с нитрогуанидином (трёхосновный). Конечный продукт гранулируется в сферические частицы или прессуется в цилиндры или хлопья при помощи растворителей типа эфира. Также дополнительной составляющей бездымного пороха могут быть стабилизаторы и баллистические модификаторы.

Двухосновные порохи обычно используются в изготовлении патронов для стрелкового и охотничьего оружия, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии и двигателях ракет небольшого калибра.

Причина бездымности этих порохов состоит в том, что продукты окисления их ингредиентов в основном газообразны, по сравнению с чёрным порохом, выделяющим при сгорании до 55 % твердых веществ (карбонат калия, сульфат калия и пр.).

Бездымный порох горит только по поверхности гранул, хлопьев или цилиндров — для краткости, гранул. Бóльшие гранулы сгорают медленнее и скорость их сгорания также контролируется специальным покрытием, мешающим горению, основная функция которого — регулировать более-менее постоянное давление на вращающуюся пулю или снаряд, ещё не покинувшие ствол орудия, что позволяет им достигать максимальной скорости.

Самые большие гранулы в пушечном порохе. Они представляют собой цилиндр, достигающий размера пальца руки, в котором проделаны семь отверстий (одно по оси симметрии, а остальные шесть — расположены по кругу центрального поперечного сечения). Эти отверстия стабилизируют процесс горения благодаря тому, что пока внешняя поверхность, сгорая, уменьшает внешнюю площадь горения, сгорает и внутренняя поверхность, увеличивая внутреннюю площадь горения. Изнутри горение в грануле происходит быстрее, таким образом позволяя поддерживать давление в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные пороха делаются таким образом, чтобы поверхность их гранул была максимальной, как у хлопьев или плоских дисков.

Сушат порох в основном в вакууме. При сушке растворители конденсируются и могут быть снова использованы в процессе изготовления. Гранулы также покрываются графитом с целью избежать их возгорания от искр статического электричества.

История

До внедрения бездымного пороха, первый же залп окутывал огневую позицию густым непроглядным дымом, делая дальнейшую стрельбу нецелесообразной пальбой наугад

Пироксилин

Со времен Наполеона командующие войсками жаловались на неспособность отдавать приказы в бою из-за сильного задымления, вызванного порохом, использовавшимся в ружьях.

Большой прорыв вперёд был сделан с изобретением пироксилина — материала, основанного на нитроцеллюлозе. Он нашёл широкое применение в артиллерии.

Однако пироксилин имел ряд существенных недостатков. Пироксилин был более мощным, чем дымный порох, но в то же время менее стабильным, что делало его неподходящим для использования с огнестрельным оружием малых размеров — не только из-за большей опасности в полевых условиях, но и из-за повышенного износа оружия. Оружие, которое могло выстрелить тысячи раз обычным порохом, приходило в негодность после нескольких сотен выстрелов с более мощным пироксилином. Также происходило множество взрывов на фабриках по производству пироксилина из-за небрежного отношения к его нестабильности и средствам стабилизации.

По этим причинам применение пироксилина было приостановлено на двадцать с лишним лет, до тех пор пока люди не научились его «приручать». Лишь в 1880 году пироксилин стал жизнеспособным взрывчатым веществом.

Белый порох

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированной нитроклетчатке (68% нерастворимой в диэтиловом эфире тринитроцеллюлозы смешана с 30% растворённой в эфире динитроцеллюлозы с добавкой 2% парафина), с дальнейшим образованием пороховых элементов и последующей сушкой зёрен пороха.

Конечное взрывчатое вещество, которое в наши дни называют нитроцеллюлозой, содержит несколько меньшее количество азота, чем пироксилин, поэтому оно легче желатинизируется спирто-эфирной смесью. Большим достоинством данного пороха было то, что он, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало его баллистические свойства предсказуемыми.

Порох Вьеля произвёл революцию в мире стрелкового огнестрельного оружия по нескольким причинам:

  • Больше практически не было дыма, тогда как ранее после нескольких выстрелов с использованием чёрного пороха поле зрения солдата сильно сужалось из-за клубов дыма, что мог исправить только сильный ветер. Кроме того, позиция стрелка не выдавалась клубом дыма из винтовки.
  • Poudre B давал большую скорость вылета пули, что означало более прямую траекторию, что повышало точность и дальность стрельбы; дальность стрельбы достигла 1000 метров.
  • Так как Poudre B был в три раза мощнее чёрного пороха, то его требовалось намного меньше. Боеприпасы облегчались, что позволяло войскам носить с собой большее количество боеприпасов при той же их массе.
  • Патроны срабатывали, даже будучи мокрыми. Основанные же на чёрном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Вьеля был использован в винтовке Лебеля, которую сразу же приняла на вооружение французская армия, чтобы использовать все преимущества нового пороха над чёрным. Другие европейские страны поспешили последовать примеру французов и тоже перешли на аналоги Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит и кордит

Примерно в одно время с Вьелем в 1887 году в Великобритании Альфред Нобель разработал баллистит, один из первых нитроглицериновых бездымных порохов, состоящий из равных частей пороха и нитроглицерина, и получил на него британский патент.

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордит. Он также состоит из нитроглицерина и пороха, но использует самую нитрированную разновидность пороха, нерастворимую в смесях эфира и спирта, в то время как Нобель использовал растворимые формы. Кордит стал основным видом бездымных взрывчатых веществ на вооружении британской армии в течение XX века.

Кордит стал предметом судебных исков между Нобелем и британским правительством в 1894 и 1895 гг. Нобель считал, что его патент на баллистит также включает и кордит, на практике невозможно приготовить одну из форм в чистом виде, без примеси второй. Суд вынес постановление не в пользу Нобеля.

В 1889 году британский патент на похожий состав также получил оружейник Хайрем Максим, а в 1890 году его брат Хадсон Максим запатентовал этот состав в США.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и более безопасными в обращении, чем белый порох, и, что немаловажно — более мощными.

Пироколлодийный порох

23 января 1891 года Дмитрий Иванович Менделеев
создал и дал название этому пороху «пироколлодийный» — по полученному
и названному им же виду нитроклетчатки — «пироколлодий». Вид
нитроцеллюлозного пороха, в состав которого входит хорошо растворимая
нитроклетчатка и собственно растворитель, дополнительными компонентами
являются различные присадки, предназначенные для стабилизации
газообразования. Началось производство на Шлиссельбургском заводе под Санкт-Петербургом. Осенью 1892 года, с участием главного инспектора артиллерии морского флота адмирала С. О. Макарова,
испытан пироколлодийный порох. За полтора года под руководством Д.
И. Менделеева разработана технология пироколлодия — основы российского
бездымного пороха. После испытаний 1893 адмирал С. О. Макаров подтвердил
пригодность нового «бездымного зелья» для использования в орудиях всех
калибров.[1]

В 1895—1896 годах «Морской сборник» печатает две большие статьи Д. И. Менделеева
под общим заголовком «О пироколлодийном бездымном порохе», где особо
рассматривается химизм технологии и приводится реакция получения
пироколлодия. Характеризуется объём газов, выделяемых при его горении,
последовательно и подробно рассматривается сырьё. Д. И. Менделеев,
скрупулёзно сравнивая по 12 параметрам пироколлодийный — с другими
порохами, демонстрирует его неоспоримые достоинства, прежде всего —
стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».[2]

Желатиновый порох

Иван Платонович Граве — профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, — в 1916 году усовершенствовал французское изобретение: получил бездымный порох на другой основе — на нелетучем растворителе, — коллоидный, или желатиновый, порох. Он легко поддавался формовке и даже обработке на токарном станке. Применялся желатиновый порох в виде пороховых элементов с большой толщиной стенки (более нескольких миллиметров).

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши»[3].

Применение

В наши дни пороха, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также были разработаны трёхосновные кордиты (Cordite N и NQ) с добавкой нитрогуанидина, изначально использовавшиеся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедшие своё применение и в танковых войсках, а ныне использующиеся и в полевой артиллерии. Основное преимущество трехосновных порохов, по сравнению с двухосновными, состоит в существенно более низкой температуре пороховых газов при аналогичной эффективности. Перспективы дальнейшего использования порохов, содержащих нитрогуанидин, связаны с авиационными и зенитными орудиями малого калибра, имеющими высокий темп стрельбы.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял большое количество твердых продуктов (40-50% от массы пороха) в стволах орудий. Основные твердые продукты сгорания дымного пороха, полисульфиды (K2Sn, где n=2-6) и сульфид калия (K2S), притягивают влагу и гидролизуются до калийной щелочи и сероводорода. При сгорании бездымных порохов образуется не более 0,1 — 0,5% твердых продуктов, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей. Стоит учесть, что продукты сгорания всех бездымных порохов содержат много оксидов азота, что повышает их корродирующее действие на металл оружия.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть метательных взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько распространены, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии и артиллерии. Дымные пороха используются в качестве МВВ только в подствольных гранатометах, сигнальных ракетницах и некоторых патронах для гладкоствольного оружия.

В некоторых случаях, например, в ряде кустарных ручных гранат и импровизированных артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации, и используют мощные детонаторы. В отличие от многих взрывчатых веществ, для использования бездымного пороха не обязателен капсюль-детонатор, вполне достаточно любого воспламенителя. Эффективность использования бездымных порохов в качестве БВВ, в случае воспламенения, сравнима с эффективностью использования минного дымного пороха. При использовании мощных детонаторов (на практике не менее 400-600 гр. ТНТ) эффективность находится на уровне большинства индивидуальных БВВ.

Нестабильность и стабилизация

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейший распад компонентов пороха.
В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае длительного хранения большого количества пороха или хранения пороха при высоких температурах (на практике, выше 25°С), может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные пороха наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно, что связано с более высоким содержанием стабилизаторов химической стойкости и их более равномерным распределением в объеме пороха, так как нитроглицерин и другие пластификаторы способствуют переводу нитроцеллюлозы в состояние однородного пластика.
Кислотные продукты химического распада (главным образом, оксиды азота, азотистая и азотная кислоты) энергонасыщенных компонентов пороха могут вызвать коррозию металлов гильзы, пули и капсюля снаряженных боеприпасов или металлов упаковки пороха при отдельном хранении последнего.

Чтобы избежать накопления в составе пороха кислотных продуктов распада, добавляют стабилизаторы, самыми популярными из которых являются дифениламин и центролиты (№1 и №2).
Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин и N-метил-п-нитроанилин.
Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0,5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут несколько ухудшить баллистические характеристики пороха за счет смещения кислородного баланса.
Количество стабилизатора со временем уменьшается за счет расходования на реакции с кислотными продуктами разложения пороха, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов. Повышение содержания стабилизаторов химической стойкости способствует увеличению продолжительности хранения любых метательных ВВ, но снижает баллистические качества порохового заряда.

Бездымные взрывчатые компоненты

В состав разных сортов пороха могут входить различные активные и вспомогательные компоненты:

  • Взрывчатые вещества:
  • Мягчители, делающие гранулы менее хрупкими
  • Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Размеднители — добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
  • Пламегасящие добавки — для того, чтобы уменьшить яркость свечения вырывающихся из ствола при выстреле продуктов сгорания, и тем самым уменьшить демаскировку стрелка, а также его ослепление (особенно при стрельбе в ночное время)
  • Добавки, уменьшающие износ ствола USA 16″/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Катализаторы — добавки, ускоряющие реакцию горения
    • Нитраты диэтиленгликоля (используется в большинстве случаев динитрат диэтиленгликоля)
    • Нитроксиэтилнитрамины
  • Другие добавки

Свойства пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания.
Варьируя форму гранул можно повлиять на давление и кривую процесса сгорания пороха по времени.

Составы, сгорающие быстрее, дают большее давление при более высокой температуре, но также увеличивают износ стволов орудий.

Порох Primex содержит 0—40 % нитроглицерина, 0—10 % дибутилфталата, 0—10 % polyester adipate, 0—5 % канифоли, 0—5 % этилацетата, 0,3—1,5 % дифениламина, 0—1,5 % N-нитрозодифениламина, 0—1,5 % 2-нитрофениламина, 0—1,5 % нитрата калия, 0—1,5 % сульфата калия, 0—1,5 % оксида олова, 0,02—1 % графита, 0—1 % карбоната кальция, и остаток от 100 % — нитроцеллюлозы. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

См. также

Примечания

  1. ↑ Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Л.: Наука. 1984. С. 313
  2. Менделеев Дмитрий Иванович. Менделеев, Д. И. Сочинения: в 25 т. / Ответственный редактор акад. В. Г. Хлопин; Кураторы тома: проф. С. П. Вуколов и засл. деят. науки Л. И. Багал. — Л.—М.. — Академия Наук СССР. — Ленинград—Москва: Академия Наук СССР, 1949. — С. 181-253. — 314 с.
  3. ↑ Один из создателей «Катюши».

Бездымный порох — Sciencemadness Wiki

Бездымный порох времен Второй мировой войны (лично выглядит более серым)

Бездымный порох — это название, данное ряду метательных материалов, широко используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, которые заменили дымный порох. Как следует из названия, при выстреле / ​​воспламенении он производит очень мало дыма.

Однако, несмотря на свое название, бездымный порох редко бывает порохом, а скорее выглядит как гранулы или экструдированные гранулы.

Типы

Существует множество категорий бездымных порохов, которые зависят от их свойств, таких как состав, скорость горения и т. Д.

Большинство, если не все бездымные пороха содержат нитроцеллюлозу (NC), и их можно разделить на три основные группы:

  • Одноосновный порошок : Используйте только нитроцеллюлозу или коллоид или NC со спиртом или эфиром в качестве пропеллента, добавок и стабилизаторов (например, дифениламина)
  • Порошок на двойной основе : Нитроцеллюлоза с нитроглицерином.
  • Тройное топливо-вытеснитель : нитроцеллюлоза, нитроглицерин и нитрогуанидин

Свойства

Бездымный порох — это серебристо-серое или тускло-серое твердое вещество, не растворимое во всех растворителях (хотя нитроглицерин и нитрогуанидин растворяются в органических растворителях).Обычно он не имеет запаха, его плотность составляет 0,9-1,0 г / см. 3 .

Наличие

Бездымный порох продается во многих странах в качестве пороха и доступен в большинстве оружейных магазинов.

В Европе время от времени можно случайно выкопать боеприпасы времен Второй мировой войны, которые, если они целы, все еще имеют пригодный для использования бездымный порох, хотя и более низкого качества, чем современные порохи. Однако из-за юридических проблем, связанных с неразорвавшимися боеприпасами, и здравого смысла, лучше не делать из этой практики привычки.

Препарат

Бездымный порох можно получить путем смешивания нитроцеллюлозы с небольшими количествами нитроглицерина и других добавок в растворителе, таком как ацетон.

Порядок изготовления бездымного пороха более опасен, чем классический дымный порох. Процесс должен проводиться в 100% непыльной среде с высокой влажностью, и все должно быть заземлено, чтобы предотвратить накопление статического заряда. Кроме того, все следы кислоты должны быть удалены из нитроцеллюлозы, поскольку следы кислоты инициируют самокатализирующееся разложение.

Проектов

  • Боеприпасы для огнестрельного оружия
  • Исторические модели огнестрельного оружия (ручная пушка, аркебуза, фитильный замок и др.)
  • Предохранители
  • Ракеты

Обращение

Безопасность

Как и в случае с любым нитроэфиром, лучше избегать воздействия, так как, будучи сильным вазодилататором, он вызывает сильные головные боли и боли в груди.

Хранилище

Бездымный порох лучше всего хранить в искробезопасных контейнерах, вдали от источников возгорания или прочного основания.Дифениламин может быть добавлен в качестве стабилизатора.

Утилизация

Бездымный порох можно безопасно сжигать на улице. Его можно сбрасывать в землю в небольших количествах, поскольку это хороший источник азота для растений.

Список литературы

Соответствующие темы Sciencemadness

.

бездымный порох Википедия

Тип пороха, используемого в огнестрельном, артиллерийском, ракетном вооружении, взрывчатых веществах и пиротехнике, при выстреле которого образуется незначительное количество дыма

Бездымный порох — это тип пороха, используемый в огнестрельном оружии и артиллерии, который производит меньшее количество дыма при выстреле, в отличие от исторического черного пороха, который он заменил. Этот термин является уникальным для Соединенных Штатов и обычно не используется в других англоязычных странах, [1] , которые изначально использовали собственные названия, такие как «Баллистит» и «Кордит», но постепенно перешли на «пропеллент» в качестве общего термина. .

Основа термина «бездымный» заключается в том, что продукты сгорания в основном газообразные, по сравнению с примерно 55% твердых продуктов (в основном карбонат калия, сульфат калия и сульфид калия) для черного пороха. [2] Несмотря на свое название, бездымный порох не является полностью свободным от дыма; [3] : 44 , хотя дым от боеприпасов для стрелкового оружия может быть незначительным, дым от артиллерийского огня может быть значительным. В этой статье основное внимание уделяется составам нитроцеллюлозы, но термин бездымный порох также использовался для описания различных смесей пикратов с нитратными, хлоратными или дихроматными окислителями в конце 19 века, прежде чем преимущества нитроцеллюлозы стали очевидными. [4] : 146–149

Начиная с 14 века [5] порох фактически не был физическим «порохом», и бездымный порох может производиться только в виде гранулированного или экструдированного гранулированного материала. [ необходима цитата ] Бездымный порох позволил разработать современное полуавтоматическое и полностью автоматическое огнестрельное оружие, а также более легкие казенные части и стволы для артиллерии. Пригоревший порох оставляет плотное, тяжелое загрязнение, которое гигроскопично и вызывает ржавление ствола.Загрязнение, оставленное бездымным порохом, не проявляет ни одного из этих свойств (хотя некоторые грунтовочные составы могут оставлять гигроскопичные соли, которые имеют аналогичный эффект; некоррозионные грунтовочные составы были введены в 1920-е годы [4] : 21 ). Это делает возможным самозарядное огнестрельное оружие с множеством движущихся частей (которые в противном случае могли бы заклинивать или заклинивать при сильном засорении черного пороха).

Бездымные порохи классифицируются как взрывчатые вещества подкласса 1.3 в соответствии с Рекомендациями ООН по перевозке опасных грузов — Типовые правила , региональные правила (например, ДОПОГ) и национальные правила.Однако они используются как твердое топливо; при нормальном использовании они скорее воспламеняются, чем взрываются.

Фон []

До широкого распространения бездымного пороха использование пороха или дымного пороха создавало множество проблем на поле боя. Военные командиры со времен Наполеоновских войн сообщали о трудностях с отдачей приказов на поле боя, скрытом дымом стрельбы. Устные команды не могли быть услышаны из-за шума орудий, а визуальные сигналы не были видны сквозь густой дым от пороха, используемого орудиями.Если не будет сильного ветра, после нескольких выстрелов солдат, использующих пороховые боеприпасы, закроет обзор огромным облаком дыма. Снайперов или других скрытных стрелков выдало облако дыма над огневой позицией. Порох — это слабое взрывчатое вещество, которое не взрывается, а скорее сгорает (быстро горит при дозвуковой скорости ). Порох производит более низкое давление и примерно в три раза менее мощный по сравнению с бездымным порохом. [6] Порох также вызывает коррозию, поэтому его необходимо очищать после каждого использования.Точно так же склонность пороха к сильному загрязнению приводит к заклиниванию стрелы и часто затрудняет перезарядку.

Нитроглицерин и хлопок []

Нитроглицерин был синтезирован итальянским химиком Асканио Собреро в 1847 году. [7] : 195 Впоследствии он был разработан и изготовлен Альфредом Нобелем в качестве промышленного взрывчатого вещества, но даже тогда он был непригоден в качестве метательного взрывчатого вещества: несмотря на его высокую энергию и энергию. Благодаря бездымному качеству, он взрывается, а не плавно сгорает, что делает его более уязвимым для разрушения орудия, чем для выбивания из него снаряда.Нитроглицерин также очень чувствителен, что делает его непригодным для переноски в условиях боя.

Важным шагом вперед стало изобретение немецким химиком Кристианом Фридрихом Шёнбейном в 1846 году хлопка, материала на основе нитроцеллюлозы. Он продвигал его использование в качестве взрывчатого вещества [8] : 28 и продал права на производство компании Австрийская империя. Гункоттон был сильнее пороха, но в то же время был несколько более нестабильным. Джон Тейлор получил английский патент на пушистый хлопок; и John Hall & Sons открыли производство в Фавершеме.

Английский интерес угас после того, как взрыв разрушил фабрику Фавершам в 1847 году. Австрийский барон Вильгельм Ленк фон Вольфсберг построил два завода по производству артиллерийского топлива, но это тоже было опасно в полевых условиях, и орудия, которые могли стрелять тысячами выстрелов с использованием черного пороха, могли бы Срок службы истекает после нескольких сотен выстрелов из более мощного ружья. Стрелковое оружие не могло противостоять давлению, создаваемому пушкой.

После того, как одна из австрийских фабрик взорвалась в 1862 году, Thomas Prentice & Company в 1863 году начала производство пушечного хлопка в Стоумаркете; и химик британского военного ведомства сэр Фредерик Абель начал тщательное исследование на заводе Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills, ведущее к производственному процессу, который удалял примеси в нитроцеллюлозе, что делало ее более безопасным в производстве и стабильным продуктом, более безопасным в использовании.Абель запатентовал этот процесс в 1865 году, когда взорвалась вторая австрийская хлопковая фабрика. После взрыва фабрики Stowmarket в 1871 году Waltham Abbey начала производство пушечного волокна для торпедных и минных боеголовок. [4] : 141–144

Улучшения пороха []

В 1863 году прусский артиллерийский капитан Иоганн Ф. Э. Шульце запатентовал метательный двигатель для стрелкового оружия из нитрированной твердой древесины, пропитанной селитрой или нитратом бария. Прентис получил в 1866 году патент на спортивный порошок из нитрированной бумаги, производимый в Стоумаркете, но баллистическая однородность ухудшалась, поскольку бумага поглощала атмосферную влагу.В 1871 году Фредерик Фолькманн получил австрийский патент на коллоидную версию порошка Шульце под названием Collodin , которую он изготовил недалеко от Вены для использования в спортивном огнестрельном оружии. Австрийские патенты в то время не публиковались, и Австрийская империя сочла эту операцию нарушением государственной монополии на производство взрывчатых веществ и закрыла фабрику Volkmann в 1875 году. [4] : 141–144

В 1882 году Компания Explosives на Stowmarket запатентовала улучшенный состав нитрованного хлопка, желатинизированного эфиром-спиртом с нитратами калия и бария.Эти порохы подходили для дробовиков, но не для винтовок, [9] : 138–139 , потому что нарезание нарезов приводит к сопротивлению плавному расширению газа, которое снижено в гладкоствольных ружьях.

В 1884 году Поль Вьей изобрел бездымный порох под названием Poudre B (сокращение от poudre blanche — белый порох в отличие от черного пороха) [7] : 289–292 , изготовленный из 68,2% нерастворимой нитроцеллюлозы, 29,8% растворимая нитроцеллюлоза желатинизируется эфиром и 2% парафином.Это было принято на вооружение винтовкой Лебеля. [9] : 139 Его пропустили через ролики, чтобы сформировать тонкие листы бумаги, которые нарезали на хлопья желаемого размера. [7] : 289–292 Получающееся в результате пропеллент, сегодня известный как пироцеллюлоза , содержит несколько меньше азота, чем пушистый хлопок, и менее летуч. Особенно хорошей особенностью пороха является то, что оно не взорвется, если оно не сжато, что делает его очень безопасным для обращения в нормальных условиях.

Порох Вьей произвел революцию в эффективности стрелкового оружия, поскольку он почти не выделял дыма и был в три раза мощнее черного пороха. Более высокая начальная скорость означала более плоскую траекторию, меньший снос пули и падение пули, что делало возможными выстрелы на высоте 1000 м (1094 ярда). Поскольку для выстрела пули требовалось меньше пороха, патрон можно было сделать меньше и легче. Это позволяло войскам нести больше боеприпасов при том же весе. Кроме того, он будет гореть даже во влажном состоянии.Боеприпасы с черным порохом должны были храниться сухими и почти всегда храниться и транспортироваться в водонепроницаемых патронах.

Другие европейские страны быстро последовали и начали использовать свои собственные версии Poudre B, первыми из которых были Германия и Австрия, которые представили новое оружие в 1888 году. Впоследствии Poudre B несколько раз модифицировался с добавлением и удалением различных соединений. Крупп начал добавлять дифениламин в качестве стабилизатора в 1888 году. [4] : 141–144

Между тем, в 1887 году Альфред Нобель получил английский патент на бездымный порох, который он назвал Ballistite.В этом порохе волокнистая структура хлопка (нитроцеллюлоза) была разрушена раствором нитроглицерина вместо растворителя. [9] : 140 В Англии в 1889 году аналогичный порошок был запатентован Хирамом Максимом, а в США в 1890 году — Хадсоном Максимом. [10] Баллистит был запатентован в США в 1891 году.

Немцы приняли баллистит для морского использования в 1898 году, назвав его WPC / 98. Итальянцы приняли его как filite , в форме корда вместо хлопьев, но, осознавая его недостатки, заменили его на формулу с нитроглицерином, они назвали соленит .В 1891 году русские поручили химику Менделееву найти подходящее топливо. Он создал нитроцеллюлозу, желатинизированную эфиром-спиртом, которая продуцировала больше азота и более однородную коллоидную структуру, чем французское использование нитро-хлопка [11] в Пудре Б. Он назвал это пироколлодием. [9] : 140

Крупный план кордитовых нитей в британском винтовочном патроне .303 (1964 года выпуска)

Великобритания провела испытания всех различных типов топлива, доведенных до их сведения, но была ими недовольна и искала что-то более совершенное, чем все существующие типы.В 1889 году сэр Фредерик Абель, Джеймс Дьюар и доктор В. Келлнер запатентовали (№№ 5614 и 11,664 на имена Абеля и Дьюара) новый состав, который производился на Королевской Пороховой Фабрике в Уолтемском Аббатстве. Он поступил на вооружение Великобритании в 1891 году как Cordite Mark 1. Его основной состав состоял из 58% нитроглицерина, 37% хлопка и 3% минерального желе. Модифицированная версия, Cordite MD, поступила на вооружение в 1901 году, при этом процентное содержание хлопка увеличилось до 65%, а содержание нитроглицерина снизилось до 30%. Это изменение снизило температуру сгорания и, как следствие, эрозию и износ ствола.Преимущества кордита перед порохом заключались в снижении максимального давления в патроннике (следовательно, более легкие казенные части и т. Д.), Но более продолжительном высоком давлении. Кордит может быть любой формы и размера. [9] : 141 Создание кордита привело к длительной судебной тяжбе между Нобелем, Максимом и другим изобретателем по поводу предполагаемого нарушения британских патентов.

Anglo-American Explosives Company начала производство пороха для дробовика в Окленде, штат Нью-Джерси, в 1890 году. DuPont начала производить пушечный хлопок в городке Карни-Пойнт, штат Нью-Джерси, в 1891 году. [4] : 146–149 Чарльз Э. Манро с военно-морской торпедной станции в Ньюпорте, штат Род-Айленд, в 1891 г. запатентовал состав пушкового хлопка, коллоидированного с нитробензолом, под названием Indurite . [7] : 296 –297 Несколько американских фирм начали производить бездымный порох, когда Winchester Repeating Arms Company начала заряжать спортивные патроны порохом Explosives Company в 1893 году. California Powder Works начала производить смесь нитроглицерина и нитроцеллюлозы с пикратом аммония в виде порошка Peyton Powder , Leonard Smokeless Powder Компания начала производство нитроглицерин-нитроцеллюлозных порошков Ruby , Laflin & Rand договорилась о лицензии на производство Ballistite , а DuPont начала производить порох для бездымного ружья.Армия США провела оценку 25 разновидностей бездымного пороха и выбрала Ruby и Peyton Powders как наиболее подходящие для использования в служебной винтовке Krag-Jørgensen. Ruby был предпочтительнее, потому что для защиты латунных гильз картриджей от пикриновой кислоты в порошке Peyton Powder требовалось лужение. Вместо того, чтобы платить необходимые гонорары за Ballistite , Laflin & Rand профинансировала реорганизацию Леонарда в Американскую компанию по производству бездымного пороха.Лейтенант армии США Уистлер помогал начальнику завода American Smokeless Powder Company Аспинуоллу в разработке улучшенного пороха под названием W.A. Бездымный порох W.A. был стандартом для военных винтовок Соединенных Штатов с 1897 по 1908 год. [4] : 146–149

В 1897 году лейтенант ВМС США Джон Бернаду запатентовал нитроцеллюлозный порошок, коллоидированный с эфирно-спиртом. [7] : 296–297 Военно-морской флот лицензировал или продал патенты на этот состав DuPont и California Powder Works, сохранив за собой права на производство для Naval Powder Factory, Индиан-Хед, Мэриленд, построенного в 1900 году.В 1908 году армия США приняла одноосновную формулу ВМС и начала производство в Пикатинни Арсенале. [4] : 146–149 К тому времени Laflin & Rand приобрела American Powder Company для защиты своих инвестиций, а Laflin & Rand была куплена DuPont в 1902 году. [12] После получения 99 -годовая аренда компании Explosives в 1903 году. DuPont использовала все важные патенты на бездымный порох в Соединенных Штатах и ​​смогла оптимизировать производство бездымного пороха. [4] : 146–149 Когда в 1912 году правительство принудило антимонопольные меры, DuPont сохранила рецептуры бездымного пороха на основе нитроцеллюлозы, используемые вооруженными силами США, и выпустила составы с двойной основой, используемые в спортивных боеприпасах, для реорганизованной компании Hercules. Порошковая компания. Эти более новые и более мощные порохы были более стабильными и, следовательно, более безопасными в обращении, чем Poudre B.

Химические составы []

В настоящее время порохы с использованием нитроцеллюлозы (скорость детонации 7300 м / с (23 950 футов / с), коэффициент RE 1.10) (обычно коллоид эфир-спирт нитроцеллюлозы) в качестве единственного ингредиента взрывчатого топлива описывается как одноосновный порошок . [7] : 297

Смеси порохов, содержащие нитроцеллюлозу и нитроглицерин (скорость детонации 7,700 м / с (25,260 фут / с), коэффициент RE 1,54) в качестве компонентов взрывчатого топлива, известны как двухосновный порошок . В качестве альтернативы динитрат диэтиленгликоля (скорость детонации 6610 м / с (21690 фут / с), коэффициент RE 1.17) можно использовать в качестве замены нитроглицерина, когда важно снизить температуру пламени без снижения давления в камере. [7] : 298 Снижение температуры пламени значительно снижает эрозию ствола и, следовательно, износ.

В течение 1930-х годов трехосновное топливо , содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин или динитрат диэтиленгликоля и значительное количество нитрогуанидина (скорость детонации 8200 м / с (26900 футов / с), коэффициент RE 0,95), использовалось в качестве компонентов взрывчатого топлива. развит.Эти «холодные топливные» смеси имеют пониженную температуру вспышки и пламени без ущерба для давления в камере по сравнению с одно- и двухосновными ракетными топливами, хотя и за счет большего количества дыма. На практике тройное базовое топливо зарезервировано в основном для боеприпасов большого калибра, используемых в (морской) артиллерии и танковых орудиях. Во время Второй мировой войны он использовался британской артиллерией. После той войны он стал стандартным топливом для всех британских боеприпасов большого калибра, кроме стрелкового оружия.Большинство западных стран, за исключением Соединенных Штатов, пошли по тому же пути.

В конце 20 века начали появляться новые составы ракетного топлива. Они основаны на нитрогуанидине и взрывчатых веществах типа гексоген (скорость детонации 8750 м / с (28710 фут / с), коэффициент RE 1,60).

Скорости детонации имеют ограниченное значение при оценке скоростей реакции нитроцеллюлозных пропеллентов, разработанных для предотвращения детонации. Хотя более медленная реакция часто описывается как горение из-за сходных газообразных конечных продуктов при повышенных температурах, разложение отличается от горения в атмосфере кислорода.Превращение нитроцеллюлозных пропеллентов в газ под высоким давлением происходит от открытой поверхности внутрь каждой твердой частицы в соответствии с законом Пиоберта. Исследования твердого одно- и двухосновного пропеллента показывают, что скорость реакции контролируется теплопередачей через температурный градиент через ряд зон или фаз по мере того, как реакция протекает с поверхности в твердое тело. Самая глубокая часть твердого тела, испытывающего теплопередачу, плавится и начинает фазовый переход от твердого тела к газу в зоне пены .Газообразное топливо разлагается на более простые молекулы в окружающей зоне шипения . Энергия выделяется в светящейся внешней зоне пламени , где более простые молекулы газа вступают в реакцию с образованием обычных продуктов сгорания, таких как пар и окись углерода. [13] Зона пены действует как изолятор, замедляя скорость передачи тепла от зоны пламени к непрореагировавшему твердому веществу. Скорость реакции зависит от давления; потому что пена обеспечивает менее эффективную теплопередачу при низком давлении, с большей теплопередачей, поскольку более высокие давления сжимают газовый объем этой пены.Пропелленты, рассчитанные на минимальное давление теплопередачи, могут не поддерживать зону пламени при более низких давлениях. [14]

Нестабильность и стабилизация []

Нитроцеллюлоза со временем разрушается, давая кислотные побочные продукты. Эти побочные продукты катализируют дальнейшее разрушение, увеличивая его скорость. Выделенное тепло в случае хранения пороха в больших количествах или слишком больших блоков твердого топлива может вызвать самовоспламенение материала. Одноосновные нитроцеллюлозные пропелленты гигроскопичны и наиболее подвержены разложению; двухосновные и трехосновные порохы имеют тенденцию к более медленному износу.Для нейтрализации продуктов разложения, которые в противном случае могли бы вызвать коррозию металлов патронов и стволов, в некоторые составы добавляют карбонат кальция.

Чтобы предотвратить накопление продуктов порчи, добавлены стабилизаторы. Дифениламин — один из наиболее часто используемых стабилизаторов. Нитрированные аналоги дифениламина, образующиеся в процессе стабилизации разлагающегося порошка, иногда используются как сами стабилизаторы. [3] : 28 [7] : 310 Стабилизаторы добавляются в количестве 0.5–2% от общего количества препарата; более высокие количества имеют тенденцию ухудшать его баллистические свойства. Количество стабилизатора истощается со временем. Пропелленты, находящиеся на хранении, следует периодически проверять на количество оставшегося стабилизатора, так как его расход может привести к самовоспламенению топлива.

Физические вариации []

Бездымный порох может быть свернут в маленькие сферические шарики или экструдирован в цилиндры или полосы с различными формами поперечного сечения (полосы с различными прямоугольными пропорциями, цилиндры с одним или несколькими отверстиями, цилиндры с прорезями) с использованием таких растворителей, как эфир.Эти профили можно разрезать на короткие («хлопья») или длинные куски («шнуры» длиной в несколько дюймов). Пушечный порох имеет самые крупные куски.

На свойства пороха в значительной степени влияют размер и форма его частей. Удельная площадь поверхности топлива влияет на скорость горения, а размер и форма частиц определяют удельную поверхность. Изменяя форму, можно влиять на скорость горения и, следовательно, на скорость, с которой давление увеличивается во время горения.Бездымный порох горит только на поверхности деталей. Более крупные куски горят медленнее, а скорость горения дополнительно регулируется огнезащитными покрытиями, которые немного замедляют горение. Задача состоит в том, чтобы отрегулировать скорость горения таким образом, чтобы на метательный снаряд оказывалось более или менее постоянное давление, пока он находится в стволе, для получения максимальной скорости. Перфорация стабилизирует скорость горения, потому что по мере того, как внешняя часть горит внутрь (таким образом, сокращая площадь поверхности горения), внутренняя часть горит наружу (таким образом увеличивая площадь поверхности горения, но быстрее, чтобы заполнить увеличивающийся объем ствола, представленный отходящими снаряд). [3] : 41–43 Быстро горящие порохы для пистолетов получают путем экструдирования форм с большей площадью, таких как хлопья, или путем сплющивания сферических гранул. Сушка обычно проводится под вакуумом. Растворители конденсируются и используются повторно. Гранулы также покрыты графитом, чтобы искры статического электричества не вызывали нежелательных воспламенений. [7] : 306

Быстросгорающие порохы создают более высокие температуры и более высокие давления, однако они также увеличивают износ стволов орудий.

Бездымные компоненты пороха []

Составы пороха могут содержать различные энергетические и вспомогательные компоненты:

  • Топливо
  • Сдерживающие (или замедляющие) средства, замедляющие скорость горения
  • Стабилизаторы для предотвращения или замедления саморазложения [7] : 307–311
  • Расщепляющие добавки, препятствующие накоплению остатков меди из нарезов ствола оружия.
  • Редукторы для уменьшения яркости дульного пламени (у всех есть недостаток: дымность) [7] : 322–327
  • Присадки, снижающие износ, для снижения износа гильз стволов оружия [16]
  • Другие добавки

Производство []

В этом разделе описаны процедуры, используемые в США.См. Cordite для альтернативных процедур, ранее использовавшихся в Соединенном Королевстве.

ВМС США производили трубчатый порох с одной базой для морской артиллерии в Индиан-Хеде, штат Мэриленд, начиная с 1900 года. Подобные процедуры использовались для производства армии США в Арсенале Пикатинни, начиная с 1907 года. [7] : 297 и для производство мелкозернистых порохов для улучшенных военных винтовок (IMR) после 1914 года. Коротковолокнистый хлопковый линт кипятили в растворе гидроксида натрия для удаления растительных восков, а затем сушили перед превращением в нитроцеллюлозу путем смешивания с концентрированными азотной и серной кислотами.Нитроцеллюлоза все еще напоминает волокнистый хлопок на этом этапе производственного процесса и обычно обозначается как пироцеллюлоза, потому что она спонтанно воспламеняется на воздухе до тех пор, пока не будет удалена непрореагировавшая кислота. Также использовался термин «пушечный хлопок»; хотя некоторые источники указывают на то, что пушечный хлопок является более нитрованным и очищенным продуктом, который использовался в боеголовках торпед и мин до использования тротила. [3] : 28–31

Непрореагировавшая кислота удалялась из пироцеллюлозной целлюлозы с помощью многоступенчатого процесса дренажа и промывки водой, аналогичного тому, который используется на бумажных фабриках при производстве химической древесной массы.Спирт под давлением удаляет оставшуюся воду из осушенной пироцеллюлозы перед смешиванием с эфиром и дифениламином. Затем смесь пропускали через пресс, экструдирующий форму длинного трубчатого корда для разрезания на зерна желаемой длины. [3] : 31–35

Затем спирт и эфир выпаривались из «зеленых» зерен пороха до остаточной концентрации растворителя от 3 процентов для порохов для ружей и 7 процентов для крупных зерен артиллерийского пороха. Скорость горения обратно пропорциональна концентрации растворителя.Зерна были покрыты электропроводящим графитом, чтобы свести к минимуму образование статического электричества во время последующего смешивания. «Партии», содержащие более десяти тонн зерен порошка, были смешаны через башенное расположение смесительных бункеров для минимизации баллистических различий. Затем каждую смешанную партию подвергали тестированию, чтобы определить правильную загрузку для желаемых характеристик. [3] : 35–41 [7] : 293 и 306

Военные количества старого бездымного пороха иногда перерабатывались в новые партии пороха. [3] : 39 В течение 1920-х годов Фред Олсен работал в «Пикатинни Арсенал», экспериментируя со способами утилизации тонны пороха для одноосновных пушек, изготовленного для Первой мировой войны. Ольсен работал в Western Cartridge Company в 1929 году и разработал процесс производство сферического бездымного пороха к 1933 году. [17] Переработанный порошок или промытая пироцеллюлоза может быть растворена в этилацетате, содержащем небольшие количества желаемых стабилизаторов и других добавок. Полученный сироп в сочетании с водой и поверхностно-активными веществами можно нагревать и перемешивать в герметичном контейнере до тех пор, пока сироп не образует эмульсию из небольших сферических глобул желаемого размера.Этилацетат отгоняется, когда давление медленно снижается, оставляя маленькие шарики нитроцеллюлозы и добавок. Сферы могут быть впоследствии модифицированы путем добавления нитроглицерина для увеличения энергии, выравнивания между валками до однородного минимального размера, покрытия фталатными сдерживающими средствами для замедления воспламенения и / или глазирования графитом для улучшения характеристик текучести во время смешивания. [7] : 328–330 [18]

Современный бездымный порох производится в США компанией St.Marks Powder, Inc. принадлежит General Dynamics. [19]

Беспламенный порох []

Дульная вспышка — это свет, излучаемый вблизи дульного среза горячими пороховыми газами и химическими реакциями, которые происходят при их смешивании с окружающим воздухом. Перед вылетом снарядов может произойти небольшая предварительная вспышка из-за утечки газов мимо снарядов. После дульного среза тепла газов обычно достаточно для испускания видимого излучения — первичной вспышки. Газы расширяются, но, проходя через диск Маха, снова сжимаются, образуя промежуточную вспышку.Горячие горючие газы (например, водород и окись углерода) могут появиться, когда они смешиваются с кислородом в окружающем воздухе, чтобы произвести вторичную вспышку, самую яркую. Вторичная вспышка обычно не возникает у стрелкового оружия. [20] : 55–56

Нитроцеллюлоза содержит недостаточно кислорода для полного окисления углерода и водорода. Дефицит кислорода увеличивается за счет добавления графита и органических стабилизаторов. Продукты сгорания внутри ствола пистолета включают легковоспламеняющиеся газы, такие как водород и окись углерода.При высокой температуре эти легковоспламеняющиеся газы воспламеняются при турбулентном перемешивании с кислородом воздуха за дулом дула ружья. Во время ночного боя вспышка зажигания может выявить расположение орудия для вражеских сил [7] : 322–323 и вызвать временную куриную слепоту среди артиллерийского расчета с помощью фотообесцвечивания визуально-пурпурного цвета. [21]

Пламегасители обычно используются в стрелковом оружии для уменьшения сигнатуры вспышки, но этот подход не практичен для артиллерии.Артиллерийские дульные вспышки наблюдались на расстоянии до 150 футов (46 м) от дульного среза, они могут отражаться от облаков и быть видимыми на расстоянии до 30 миль (48 км). [7] : 322–323 Для артиллерии наиболее эффективным методом является метательное взрывчатое вещество, которое производит большую часть инертного азота при относительно низких температурах, который разбавляет горючие газы. Для этого используются пропелленты на тройной основе из-за азота в нитрогуанидине. [20] : 59–60

До использования пропеллентов на тройной основе обычным методом мгновенного восстановления было добавление неорганических солей, таких как хлорид калия, чтобы их удельная теплоемкость могла снизить температуру дымовых газов и их тонко разделенные частицы дыма могут блокировать видимые длины волн лучистой энергии сгорания. a b c d e 9000 9007 900 h i Шарп, Филип Б. Полное руководство по ручной погрузке 3-е издание (1953) Funk & Wagnalls

  • ^ см порох
  • ^ Черный порошок vs. a b c d e 9000 9007 900 h i j k l

    0

    0 o p q r s 000

    6

    6 v w 900 27 x y z Дэвис, Тенни Л. a b c d e 9000 9007 900 h i j k l

    0

    0 o p q r Кэмпбелл, Джон Военно-морское оружие времен Второй мировой войны (1985 г.

  • ^ «США 16» / 50 (40. Милнер стр.68
  • Библиография []

    • Кэмпбелл, Джон (1985). Морское оружие времен Второй мировой войны . Издательство Военно-морского института. ISBN 0-87021-459-4 .
    • Дэвис, Тенни Л. (1943). Химия пороха и взрывчатых веществ (изд. Angriff Press [1992]). ISBN компании John Wiley & Sons Inc. 0-913022-00-4 .
    • Даллман, Джон (2006). «Вопрос 27/05:» Беспламенный «порох». Международный корабль войны . XLIII (3): 246. ISSN 0043-0374.
    • Дэвис, Уильям К. младший (1981). Разгрузочные работы . Национальная стрелковая ассоциация Америки. ISBN 0-935998-34-9 . CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
    • Fairfield, A. P., CDR USN (1921). Морская артиллерия . Лорд Балтимор Пресс. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
    • Гиббс, Джей (2010). «Вопрос 27/05:» Беспламенный «порох». Международный корабль войны . XLVII (3): 217. ISSN 0043-0374.
    • Гробмайер, А. Х. (2006). «Вопрос 27/05:» Беспламенный «порох». Международный корабль войны . XLIII (3): 245. ISSN 0043-0374.
    • Грулич, Фред (2006). «Вопрос 27/05:» Беспламенный «порох». Международный корабль войны . XLIII (3): 245–246. ISSN 0043-0374.
    • Хэтчер, Джулиан С. и Барр, Эл (1951). Разгрузочные работы . Компания Hennage Lithograph Company.
    • Матунас, Э.А. (1978). Данные по загрузке порошка Winchester-Western Ball . Олин Корпорация.
    • Милнер, Марк (1985). Североатлантический пробег . Издательство Военно-морского института. ISBN 0-87021-450-0 .
    • Вулф, Дэйв (1982). Профиль пороха, том 1 . Издательская компания Вулф. ISBN 0-935632-10-7 .

    Внешние ссылки []

    .

    Wikizero — Бездымный порох

    Тип пороха, используемого в огнестрельном, артиллерийском, ракетном вооружении, взрывчатых веществах и пиротехнике, который дает незначительное количество дыма при выстреле

    Бездымный порох — это тип пороха, который используется в огнестрельном оружии и артиллерии дым при выстреле, в отличие от исторического дымного пороха, который он заменил. Этот термин является уникальным для Соединенных Штатов и обычно не используется в других англоязычных странах, [1] , которые первоначально использовали собственные названия, такие как «Баллистит» и «Кордит», но постепенно перешли на «пропеллент» в качестве общего термина. .

    Основа термина «бездымный» заключается в том, что продукты сгорания в основном газообразные, по сравнению с примерно 55% твердых продуктов (в основном карбонат калия, сульфат калия и сульфид калия) для черного пороха. [2] Несмотря на свое название, бездымный порох не является полностью свободным от дыма; [3] : 44 в то время как дым от боеприпасов для стрелкового оружия может быть незначительным, дым от артиллерийского огня может быть значительным. В этой статье основное внимание уделяется составам нитроцеллюлозы, но термин бездымный порох также использовался для описания различных смесей пикратов с нитратными, хлоратными или дихроматными окислителями в конце 19 века, прежде чем преимущества нитроцеллюлозы стали очевидными. [4] : 146–149

    Начиная с 14 века [5] порох на самом деле не был физическим «порохом», и бездымный порох можно производить только в виде гранулированного или экструдированного гранулированного материала. [ необходима цитата ] Бездымный порох позволил разработать современное полуавтоматическое и полностью автоматическое огнестрельное оружие, а также более легкие казенные части и стволы для артиллерии. Пригоревший порох оставляет плотное, тяжелое загрязнение, которое гигроскопично и вызывает ржавление ствола.Загрязнение, оставленное бездымным порохом, не проявляет ни одного из этих свойств (хотя некоторые составы грунтовки могут оставлять гигроскопичные соли, которые имеют аналогичный эффект; некоррозионные составы грунтовки были введены в 1920-е годы [4] : 21 ). Это делает возможным самозарядное огнестрельное оружие с множеством движущихся частей (которые в противном случае могли бы заклинивать или заклинивать при сильном засорении черного пороха).

    Бездымные порохи классифицируются как взрывчатые вещества подкласса 1.3 в соответствии с Рекомендациями ООН по перевозке опасных грузов — Типовые правила , региональными правилами (такими как ДОПОГ) и национальными правилами.Однако они используются как твердое топливо; при нормальном использовании они скорее воспламеняются, чем взрываются.

    Предыстория [править]

    До широкого распространения бездымного пороха использование пороха или дымного пороха вызывало множество проблем на поле боя. Военные командиры со времен Наполеоновских войн сообщали о трудностях с отдачей приказов на поле боя, скрытом дымом стрельбы. Устные команды не могли быть услышаны из-за шума орудий, а визуальные сигналы не были видны сквозь густой дым от пороха, используемого орудиями.Если не будет сильного ветра, после нескольких выстрелов солдат, использующих пороховые боеприпасы, закроет обзор огромным облаком дыма. Снайперов или других скрытных стрелков выдало облако дыма над огневой позицией. Порох — это слабое взрывчатое вещество, которое не детонирует, а скорее сгорает (быстро сгорает при дозвуковой скорости ). Порох производит более низкое давление и примерно в три раза менее мощный по сравнению с бездымным порохом. [6] Порох также вызывает коррозию, поэтому его необходимо очищать после каждого использования.Точно так же склонность пороха к сильному загрязнению приводит к заклиниванию стрелы и часто затрудняет перезарядку.

    Нитроглицерин и пушечный хлопок [править]

    Нитроглицерин был синтезирован итальянским химиком Асканио Собреро в 1847 году. [7] : 195 Впоследствии он был разработан и произведен Альфредом Нобелем в качестве промышленного взрывчатого вещества, но даже тогда он был непригоден в качестве метательного взрывчатого вещества: несмотря на свои энергетические и бездымные свойства, он взрывается, а не плавно сгорает, что делает его более уязвимым для разрушения орудия, чем для выбивания из него снаряда.Нитроглицерин также очень чувствителен, что делает его непригодным для переноски в условиях боя.

    Важным шагом вперед стало изобретение немецким химиком Кристианом Фридрихом Шёнбейном в 1846 году хлопка, материала на основе нитроцеллюлозы. Он продвигал его использование в качестве взрывчатого вещества [8] : 28 и продал права на производство компании Австрийская империя. Гункоттон был сильнее пороха, но в то же время был несколько более нестабильным. Джон Тейлор получил английский патент на пушистый хлопок; и John Hall & Sons открыли производство в Фавершеме.

    Английский интерес угас после того, как взрыв разрушил фабрику Фавершам в 1847 году. Австрийский барон Вильгельм Ленк фон Вольфсберг построил два завода по производству артиллерийского топлива, но это тоже было опасно в полевых условиях, и орудия, которые могли стрелять тысячами выстрелов с использованием черного пороха, могли бы Срок службы истекает после нескольких сотен выстрелов из более мощного ружья. Стрелковое оружие не могло противостоять давлению, создаваемому пушкой.

    После того, как одна из австрийских фабрик взорвалась в 1862 году, Thomas Prentice & Company в 1863 году начала производство пушечного хлопка в Стоумаркете; и химик британского военного ведомства сэр Фредерик Абель начал тщательное исследование на заводе Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills, ведущее к производственному процессу, который удалял примеси в нитроцеллюлозе, что делало ее более безопасным в производстве и стабильным продуктом, более безопасным в использовании.Абель запатентовал этот процесс в 1865 году, когда взорвалась вторая австрийская хлопковая фабрика. После взрыва фабрики Stowmarket в 1871 году Waltham Abbey начала производство пушечного волокна для торпедных и минных боеголовок. [4] : 141–144

    Улучшения пороха [править]

    В 1863 году прусский артиллерийский капитан Иоганн Ф. Э. Шульце запатентовал метательный снаряд для стрелкового оружия из нитрированной твердой древесины, пропитанной селитрой или нитратом бария. Прентис получил в 1866 году патент на спортивный порошок из нитрированной бумаги, производимый в Стоумаркете, но баллистическая однородность ухудшалась, поскольку бумага поглощала атмосферную влагу.В 1871 году Фредерик Фолькманн получил австрийский патент на коллоидную версию порошка Шульце под названием Collodin , который он изготовил недалеко от Вены для использования в спортивном огнестрельном оружии. Австрийские патенты в то время не публиковались, и Австрийская империя сочла эту операцию нарушением государственной монополии на производство взрывчатых веществ и закрыла фабрику Volkmann в 1875 году. [4] : 141–144

    В 1882 году Компания Explosives на Stowmarket запатентовала улучшенный состав нитрованного хлопка, желатинизированного эфиром-спиртом с нитратами калия и бария.Эти порохы подходили для дробовиков, но не для винтовок, [9] : 138–139 , потому что нарезание нарезов приводит к сопротивлению плавному расширению газа, которое уменьшается в гладкоствольных ружьях.

    В 1884 году Поль Вьей изобрел бездымный порох, названный Poudre B (сокращение от poudre blanche — белый порох в отличие от черного пороха) [7] : 289–292 , сделанный из 68,2% нерастворимой нитроцеллюлозы, 29,8 % растворимой нитроцеллюлозы, желатинизированной эфиром и 2% парафином.Это было принято на вооружение винтовкой Лебеля. [9] : 139 Его пропускали через ролики для формирования тонких листов бумаги, которые нарезали на хлопья желаемого размера. [7] : 289–292 Получающийся в результате пропеллент, известный сегодня как пироцеллюлоза , содержит несколько меньше азота, чем пушистый хлопок, и менее летуч. Особенно хорошей особенностью пороха является то, что оно не взорвется, если оно не сжато, что делает его очень безопасным для обращения в нормальных условиях.

    Порох Вьей произвел революцию в эффективности стрелкового оружия, поскольку он почти не выделял дыма и был в три раза мощнее черного пороха. Более высокая начальная скорость означала более плоскую траекторию, меньший снос пули и падение пули, что делало возможными выстрелы на высоте 1000 м (1094 ярда). Поскольку для выстрела пули требовалось меньше пороха, патрон можно было сделать меньше и легче. Это позволяло войскам нести больше боеприпасов при том же весе. Кроме того, он будет гореть даже во влажном состоянии.Боеприпасы с черным порохом должны были храниться сухими и почти всегда храниться и транспортироваться в водонепроницаемых патронах.

    Другие европейские страны быстро последовали и начали использовать свои собственные версии Poudre B, первыми из которых были Германия и Австрия, которые представили новое оружие в 1888 году. Впоследствии Poudre B несколько раз модифицировался с добавлением и удалением различных соединений. Крупп начал добавлять дифениламин в качестве стабилизатора в 1888 году. [4] : 141–144

    Между тем, в 1887 году Альфред Нобель получил английский патент на бездымный порох, который он назвал Ballistite.В этом порохе волокнистая структура хлопка (нитроцеллюлоза) была разрушена раствором нитроглицерина вместо растворителя. [9] : 140 В Англии в 1889 году аналогичный порошок был запатентован Хирамом Максимом, а в США в 1890 году — Хадсоном Максимом. [10] Баллистит был запатентован в Соединенных Штатах в 1891 году.

    В 1898 году немцы приняли баллистит для морского использования, назвав его WPC / 98. Итальянцы приняли его как filite , в форме корда вместо хлопьев, но, осознавая его недостатки, изменили формулировку на нитроглицерин, они назвали соленит .В 1891 году русские поручили химику Менделееву найти подходящее топливо. Он создал нитроцеллюлозу, желатинизированную эфиром-спиртом, которая продуцировала больше азота и более однородную коллоидную структуру, чем французское использование нитро-хлопка [11] в Пудре Б. Он назвал это пироколлодием. [9] : 140

    Крупный план кордитовых нитей в британском винтовочном патроне .303 (произведен в 1964 году)

    Великобритания провела испытания всех различных типов пороха, представленных их вниманию, но все они не удовлетворили и искал что-то превосходящее все существующие типы.В 1889 году сэр Фредерик Абель, Джеймс Дьюар и доктор В. Келлнер запатентовали (№№ 5614 и 11,664 на имена Абеля и Дьюара) новый состав, который производился на Королевской Пороховой Фабрике в Уолтемском Аббатстве. Он поступил на вооружение Великобритании в 1891 году как Cordite Mark 1. Его основной состав состоял из 58% нитроглицерина, 37% хлопка и 3% минерального желе. Модифицированная версия, Cordite MD, поступила на вооружение в 1901 году, при этом процентное содержание хлопка увеличилось до 65%, а содержание нитроглицерина снизилось до 30%. Это изменение снизило температуру сгорания и, как следствие, эрозию и износ ствола.Преимущества кордита перед порохом заключались в снижении максимального давления в патроннике (следовательно, более легкие казенные части и т. Д.), Но более продолжительном высоком давлении. Кордит может быть любой формы и размера. [9] : 141 Создание кордита привело к длительной судебной тяжбе между Нобелем, Максимом и другим изобретателем по поводу предполагаемого нарушения британских патентов.

    Anglo-American Explosives Company начала производство пороха для дробовика в Окленде, штат Нью-Джерси, в 1890 году. DuPont начала производить пушечный хлопок в городке Карни-Пойнт, штат Нью-Джерси, в 1891 году. [4] : 146–149 Чарльз Э. Манро с военно-морской торпедной станции в Ньюпорте, штат Род-Айленд, в 1891 г. запатентовал состав пушкового хлопка, коллоидированного с нитробензолом, под названием Indurite . [7] : 296 –297 Несколько американских фирм начали производить бездымный порох, когда Winchester Repeating Arms Company начала заряжать спортивные патроны порохом Explosives Company в 1893 году. California Powder Works начала производить смесь нитроглицерина и нитроцеллюлозы с пикратом аммония как Peyton Powder , Leonard Smokeless Powder Компания начала производство нитроглицерин-нитроцеллюлозных порошков Ruby , Laflin & Rand договорилась о лицензии на производство Ballistite , а DuPont начала производить порох для бездымного дробовика.Армия Соединенных Штатов оценила 25 разновидностей бездымного пороха и выбрала Ruby и Peyton Powders как наиболее подходящие для использования в служебной винтовке Krag-Jørgensen. Ruby был предпочтительнее, потому что для защиты латунных гильз картриджей от пикриновой кислоты в порошке Peyton Powder требовалось лужение. Вместо того, чтобы платить необходимые гонорары за Ballistite , Laflin & Rand профинансировала реорганизацию Леонарда в Американскую компанию по производству бездымного пороха.Лейтенант армии США Уистлер помогал начальнику завода American Smokeless Powder Company Аспинуоллу в разработке улучшенного пороха под названием W.A. Бездымный порох W.A. был стандартом для военных винтовок Соединенных Штатов с 1897 по 1908 год. [4] : 146–149

    В 1897 году лейтенант ВМС США Джон Бернаду запатентовал нитроцеллюлозный порошок, коллоидированный с эфирно-спиртом. [7] : 296–297 Военно-морской флот лицензировал или продал патенты на этот состав DuPont и California Powder Works, сохранив за собой права на производство для Naval Powder Factory, Индиан-Хед, Мэриленд, построенного в 1900 году.В 1908 году армия США приняла одноосновную формулу ВМС и начала производство в Пикатинни Арсенале. [4] : 146–149 К тому времени Laflin & Rand приобрела American Powder Company для защиты своих инвестиций, а Laflin & Rand была куплена DuPont в 1902 году. [12] После получения 99 -годовая аренда компании Explosives в 1903 году. DuPont воспользовалась всеми значительными патентами на бездымный порох в Соединенных Штатах и ​​смогла оптимизировать производство бездымного пороха. [4] : 146–149 Когда в 1912 году правительство принудило антимонопольные меры, DuPont сохранила рецептуры бездымного пороха на основе нитроцеллюлозы, используемые вооруженными силами США, и выпустила составы с двойной основой, используемые в спортивных боеприпасах, для реорганизованной компании Hercules. Порошковая компания. Эти новые и более мощные порохы были более стабильными и, следовательно, более безопасными в обращении, чем Poudre B.

    Химические составы [править]

    В настоящее время порохы используют нитроцеллюлозу (скорость детонации 7300 м / с (23 950 футов / с), коэффициент RE 1.10) (обычно коллоид эфир-спирт нитроцеллюлозы) в качестве единственного ингредиента взрывчатого ракетного топлива описывается как одноосновный порошок . [7] : 297

    Смеси порохов, содержащие нитроцеллюлозу и нитроглицерин (скорость детонации 7,700 м / с (25,260 футов / с), коэффициент RE 1,54) в качестве компонентов взрывчатого топлива, известны как двухосновный порошок . В качестве альтернативы динитрат диэтиленгликоля (скорость детонации 6610 м / с (21690 фут / с), коэффициент RE 1.17) можно использовать в качестве замены нитроглицерина, когда важно снизить температуру пламени без снижения давления в камере. [7] : 298 Снижение температуры пламени значительно снижает эрозию ствола и, следовательно, износ.

    В течение 1930-х годов трехосновное ракетное топливо , содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин или динитрат диэтиленгликоля и значительное количество нитрогуанидина (скорость детонации 8200 м / с (26900 футов / с), коэффициент RE 0,95), использовалось в качестве компонентов взрывчатого топлива. развит.Эти «холодные топливные» смеси имеют пониженную температуру вспышки и пламени без ущерба для давления в камере по сравнению с одно- и двухосновными ракетными топливами, хотя и за счет большего количества дыма. На практике тройное базовое топливо зарезервировано в основном для боеприпасов большого калибра, используемых в (морской) артиллерии и танковых орудиях. Во время Второй мировой войны он использовался британской артиллерией. После той войны он стал стандартным топливом для всех британских боеприпасов большого калибра, кроме стрелкового оружия.Большинство западных стран, за исключением Соединенных Штатов, пошли по тому же пути.

    В конце 20 века начали появляться новые составы ракетного топлива. Они основаны на нитрогуанидине и взрывчатых веществах типа гексоген (скорость детонации 8750 м / с (28710 фут / с), коэффициент RE 1,60).

    Скорости детонации имеют ограниченное значение при оценке скоростей реакции нитроцеллюлозных пропеллентов, разработанных для предотвращения детонации. Хотя более медленная реакция часто описывается как горение из-за сходных газообразных конечных продуктов при повышенных температурах, разложение отличается от горения в атмосфере кислорода.Превращение нитроцеллюлозных пропеллентов в газ под высоким давлением происходит от открытой поверхности внутрь каждой твердой частицы в соответствии с законом Пиоберта. Исследования твердого одно- и двухосновного пропеллента показывают, что скорость реакции контролируется теплопередачей через температурный градиент через ряд зон или фаз по мере того, как реакция протекает с поверхности в твердое тело. Самая глубокая часть твердого тела, испытывающего теплопередачу, плавится и начинает фазовый переход от твердого тела к газу в зоне пены .Газообразное топливо разлагается на более простые молекулы в окружающей зоне шипения . Энергия выделяется в светящейся внешней зоне пламени , где более простые молекулы газа вступают в реакцию с образованием обычных продуктов сгорания, таких как пар и окись углерода. [13] Зона пены действует как изолятор, замедляя скорость передачи тепла от зоны пламени к непрореагировавшему твердому веществу. Скорость реакции зависит от давления; потому что пена обеспечивает менее эффективную теплопередачу при низком давлении, с большей теплопередачей, поскольку более высокие давления сжимают газовый объем этой пены.Пропелленты, рассчитанные на минимальное давление теплопередачи, могут не поддерживать зону пламени при более низких давлениях. [14]

    Нестабильность и стабилизация [править]

    Нитроцеллюлоза со временем разрушается, давая кислотные побочные продукты. Эти побочные продукты катализируют дальнейшее разрушение, увеличивая его скорость. Выделенное тепло в случае хранения пороха в больших количествах или слишком больших блоков твердого топлива может вызвать самовоспламенение материала. Одноосновные нитроцеллюлозные пропелленты гигроскопичны и наиболее подвержены разложению; двухосновные и трехосновные порохы имеют тенденцию к более медленному износу.Для нейтрализации продуктов разложения, которые в противном случае могли бы вызвать коррозию металлов патронов и стволов, в некоторые составы добавляют карбонат кальция.

    Чтобы предотвратить накопление продуктов порчи, добавлены стабилизаторы. Дифениламин — один из наиболее часто используемых стабилизаторов. Нитрированные аналоги дифениламина, образующиеся в процессе стабилизации разлагающегося порошка, иногда используются как сами стабилизаторы. [3] : 28 [7] : 310 Стабилизаторы добавляются в количестве 0.5–2% от общего количества препарата; более высокие количества имеют тенденцию ухудшать его баллистические свойства. Количество стабилизатора истощается со временем. Пропелленты, находящиеся на хранении, следует периодически проверять на количество оставшегося стабилизатора, так как его расход может привести к самовоспламенению топлива.

    Физические вариации [править]

    Бездымный порох может быть свернут в маленькие сферические шарики или экструдирован в цилиндры или полосы с различными формами поперечного сечения (полосы с различными прямоугольными пропорциями, цилиндры с одним или несколькими отверстиями, цилиндры с прорезями) с использованием растворителей например эфир.Эти профили можно разрезать на короткие («хлопья») или длинные куски («шнуры» длиной в несколько дюймов). Пушечный порох имеет самые крупные куски.

    На свойства пороха в значительной степени влияют размер и форма его частей. Удельная площадь поверхности топлива влияет на скорость горения, а размер и форма частиц определяют удельную поверхность. Изменяя форму, можно влиять на скорость горения и, следовательно, на скорость, с которой давление увеличивается во время горения.Бездымный порох горит только на поверхности деталей. Более крупные куски горят медленнее, а скорость горения дополнительно регулируется огнезащитными покрытиями, которые немного замедляют горение. Задача состоит в том, чтобы отрегулировать скорость горения таким образом, чтобы на метательный снаряд оказывалось более или менее постоянное давление, пока он находится в стволе, для получения максимальной скорости. Перфорация стабилизирует скорость горения, потому что по мере того, как внешняя часть горит внутрь (таким образом, сокращая площадь поверхности горения), внутренняя часть горит наружу (таким образом увеличивая площадь поверхности горения, но быстрее, чтобы заполнить увеличивающийся объем ствола, представленный отходящими снаряд). [3] : 41–43 Быстро горящие порохы для пистолетов получают путем экструдирования форм с большей площадью, таких как хлопья, или путем сплющивания сферических гранул. Сушка обычно проводится под вакуумом. Растворители конденсируются и используются повторно. Гранулы также покрыты графитом, чтобы искры статического электричества не вызывали нежелательных воспламенений. [7] : 306

    Быстросгорающие порохы создают более высокие температуры и более высокие давления, однако они также увеличивают износ стволов орудий.

    Бездымные компоненты пороха [править]

    Составы пороха могут содержать различные энергетические и вспомогательные компоненты:

    • Горючие вещества
    • Детерренты (или замедлители) для замедления скорости горения
    • Стабилизаторы, предотвращающие или замедляющие самовоспламенение. разложение [7] : 307–311
    • Добавки для удаления остатков меди из нарезов ствола пистолета
    • Пламегасители для уменьшения яркости дульного пламени (у всех есть недостаток: дыма) [7] : 322–327
    • Присадки, снижающие износ, для снижения износа гильз ствола пистолета [16]
    • Другие присадки

    Производство [править]

    В этом разделе описываются процедуры используется в США.См. Cordite для альтернативных процедур, ранее использовавшихся в Соединенном Королевстве.

    ВМС США производили трубчатый порох с одной базой для морской артиллерии в Индиан-Хед, штат Мэриленд, начиная с 1900 года. Аналогичные процедуры использовались для производства армии США в Арсенале Пикатинни, начиная с 1907 года. [7] : 297 и для производство мелкозернистых порохов для улучшенных военных винтовок (IMR) после 1914 года. Коротковолокнистый хлопковый линт кипятили в растворе гидроксида натрия для удаления растительных восков, а затем сушили перед превращением в нитроцеллюлозу путем смешивания с концентрированными азотной и серной кислотами.Нитроцеллюлоза все еще напоминает волокнистый хлопок на этом этапе производственного процесса и обычно обозначается как пироцеллюлоза, потому что она спонтанно воспламеняется на воздухе до тех пор, пока не будет удалена непрореагировавшая кислота. Также использовался термин «пушечный хлопок»; хотя некоторые источники указывают на то, что пушечный хлопок является более нитрованным и очищенным продуктом, который использовался в боеголовках торпед и мин до использования тротила. [3] : 28–31

    Непрореагировавшая кислота удалялась из пироцеллюлозной целлюлозы с помощью многоступенчатого процесса дренажа и промывки водой, аналогичного тому, который используется на бумажных фабриках при производстве химической древесной массы.Спирт под давлением удаляет оставшуюся воду из осушенной пироцеллюлозы перед смешиванием с эфиром и дифениламином. Затем смесь пропускали через пресс, экструдирующий форму длинного трубчатого корда для разрезания на зерна желаемой длины. [3] : 31–35

    Затем спирт и эфир выпаривали из «зеленых» зерен пороха до остаточной концентрации растворителя от 3 процентов для порохов для ружей и 7 процентов для крупных зерен артиллерийского пороха. Скорость горения обратно пропорциональна концентрации растворителя.Зерна были покрыты электропроводящим графитом, чтобы свести к минимуму образование статического электричества во время последующего смешивания. «Партии», содержащие более десяти тонн зерен порошка, были смешаны через башенное расположение смесительных бункеров для минимизации баллистических различий. Затем каждую смешанную партию подвергали тестированию, чтобы определить правильную загрузку для желаемых характеристик. [3] : 35–41 [7] : 293 и 306

    Военные количества старого бездымного пороха иногда перерабатывались в новые партии пороха. [3] : 39 В течение 1920-х годов Фред Олсен работал в «Пикатинни Арсенал», экспериментируя со способами утилизации тонны пороха для одноосновных пушек, изготовленного для Первой мировой войны. Олсен работал в Western Cartridge Company в 1929 году и разработал процесс для производство сферического бездымного пороха к 1933 году. [17] Переработанный порошок или промытая пироцеллюлоза могут быть растворены в этилацетате, содержащем небольшие количества желаемых стабилизаторов и других добавок. Полученный сироп в сочетании с водой и поверхностно-активными веществами можно нагревать и перемешивать в герметичном контейнере до тех пор, пока сироп не образует эмульсию из небольших сферических глобул желаемого размера.Этилацетат отгоняется, когда давление медленно снижается, оставляя маленькие шарики нитроцеллюлозы и добавок. Сферы могут быть впоследствии модифицированы путем добавления нитроглицерина для увеличения энергии, выравнивания между валками до однородного минимального размера, покрытия фталатными сдерживающими средствами для замедления воспламенения и / или глазирования графитом для улучшения характеристик текучести во время смешивания. [7] : 328–330 [18]

    Современный бездымный порох производится в США компанией St.Marks Powder, Inc. принадлежит General Dynamics. [19]

    Беспламенный порох [править]

    Дульная вспышка — это свет, излучаемый вблизи дульного среза горячими пороховыми газами и химическими реакциями, которые происходят при смешивании газов с окружающим воздухом. Перед вылетом снарядов может произойти небольшая предварительная вспышка из-за утечки газов мимо снарядов. После дульного среза тепла газов обычно достаточно для испускания видимого излучения — первичной вспышки. Газы расширяются, но, проходя через диск Маха, снова сжимаются, образуя промежуточную вспышку.Горячие горючие газы (например, водород и окись углерода) могут появиться, когда они смешиваются с кислородом в окружающем воздухе, чтобы произвести вторичную вспышку, самую яркую. Вторичная вспышка обычно не возникает у стрелкового оружия. [20] : 55–56

    Нитроцеллюлоза содержит недостаточно кислорода для полного окисления углерода и водорода. Дефицит кислорода увеличивается за счет добавления графита и органических стабилизаторов. Продукты сгорания внутри ствола пистолета включают легковоспламеняющиеся газы, такие как водород и окись углерода.При высокой температуре эти легковоспламеняющиеся газы воспламеняются при турбулентном перемешивании с кислородом воздуха за дулом дула ружья. Во время ночного боя вспышка зажигания может выявить расположение орудия для вражеских сил [7] : 322–323 и вызвать временную куриную слепоту среди артиллерийского расчета с помощью фотообесцвечивания визуально-пурпурного цвета. [21]

    Пламегасители обычно используются в стрелковом оружии для уменьшения сигнатуры вспышки, но этот подход не практичен для артиллерии.Артиллерийские дульные вспышки наблюдались на расстоянии до 150 футов (46 м) от дульного среза, они могут отражаться от облаков и быть видимыми на расстоянии до 30 миль (48 км). [7] : 322–323 Для артиллерии наиболее эффективным методом является метательное взрывчатое вещество, которое производит большую часть инертного азота при относительно низких температурах, который разбавляет горючие газы. Для этого используются пропелленты на тройной основе из-за азота в нитрогуанидине. [20] : 59–60

    До использования пропеллентов на тройной основе обычным методом мгновенного восстановления было добавление неорганических солей, таких как хлорид калия, чтобы их удельная теплоемкость могла снизить температуру дымовых газов и их тонко разделенные частицы дыма могут блокировать видимые длины волн лучистой энергии сгорания. a b c d e 0009 900 h i Sharpe, Philip B. Полное руководство по ручному заряжанию 3-е издание (1953) Funk & Wagnalls

  • ^ см. Порох
  • ^ Black Powder vs.
  • .

    Wikizero — Бездымный порох

    Тип пороха, используемого в огнестрельном, артиллерийском, ракетном вооружении, взрывчатых веществах и пиротехнике, который дает незначительное количество дыма при выстреле

    Бездымный порох — это тип пороха, который используется в огнестрельном оружии и артиллерии дым при выстреле, в отличие от исторического дымного пороха, который он заменил. Этот термин является уникальным для Соединенных Штатов и обычно не используется в других англоязычных странах, [1] , которые первоначально использовали собственные названия, такие как «Баллистит» и «Кордит», но постепенно перешли на «пропеллент» в качестве общего термина. .

    Основа термина «бездымный» заключается в том, что продукты сгорания в основном газообразные, по сравнению с примерно 55% твердых продуктов (в основном карбонат калия, сульфат калия и сульфид калия) для черного пороха. [2] Несмотря на свое название, бездымный порох не является полностью свободным от дыма; [3] : 44 в то время как дым от боеприпасов для стрелкового оружия может быть незначительным, дым от артиллерийского огня может быть значительным. В этой статье основное внимание уделяется составам нитроцеллюлозы, но термин бездымный порох также использовался для описания различных смесей пикратов с нитратными, хлоратными или дихроматными окислителями в конце 19 века, прежде чем преимущества нитроцеллюлозы стали очевидными. [4] : 146–149

    Начиная с 14 века [5] порох на самом деле не был физическим «порохом», и бездымный порох можно производить только в виде гранулированного или экструдированного гранулированного материала. [ необходима цитата ] Бездымный порох позволил разработать современное полуавтоматическое и полностью автоматическое огнестрельное оружие, а также более легкие казенные части и стволы для артиллерии. Пригоревший порох оставляет плотное, тяжелое загрязнение, которое гигроскопично и вызывает ржавление ствола.Загрязнение, оставленное бездымным порохом, не проявляет ни одного из этих свойств (хотя некоторые составы грунтовки могут оставлять гигроскопичные соли, которые имеют аналогичный эффект; некоррозионные составы грунтовки были введены в 1920-е годы [4] : 21 ). Это делает возможным самозарядное огнестрельное оружие с множеством движущихся частей (которые в противном случае могли бы заклинивать или заклинивать при сильном засорении черного пороха).

    Бездымные порохи классифицируются как взрывчатые вещества подкласса 1.3 в соответствии с Рекомендациями ООН по перевозке опасных грузов — Типовые правила , региональными правилами (такими как ДОПОГ) и национальными правилами.Однако они используются как твердое топливо; при нормальном использовании они скорее воспламеняются, чем взрываются.

    Предыстория [править]

    До широкого распространения бездымного пороха использование пороха или дымного пороха вызывало множество проблем на поле боя. Военные командиры со времен Наполеоновских войн сообщали о трудностях с отдачей приказов на поле боя, скрытом дымом стрельбы. Устные команды не могли быть услышаны из-за шума орудий, а визуальные сигналы не были видны сквозь густой дым от пороха, используемого орудиями.Если не будет сильного ветра, после нескольких выстрелов солдат, использующих пороховые боеприпасы, закроет обзор огромным облаком дыма. Снайперов или других скрытных стрелков выдало облако дыма над огневой позицией. Порох — это слабое взрывчатое вещество, которое не детонирует, а скорее сгорает (быстро сгорает при дозвуковой скорости ). Порох производит более низкое давление и примерно в три раза менее мощный по сравнению с бездымным порохом. [6] Порох также вызывает коррозию, поэтому его необходимо очищать после каждого использования.Точно так же склонность пороха к сильному загрязнению приводит к заклиниванию стрелы и часто затрудняет перезарядку.

    Нитроглицерин и пушечный хлопок [править]

    Нитроглицерин был синтезирован итальянским химиком Асканио Собреро в 1847 году. [7] : 195 Впоследствии он был разработан и произведен Альфредом Нобелем в качестве промышленного взрывчатого вещества, но даже тогда он был непригоден в качестве метательного взрывчатого вещества: несмотря на свои энергетические и бездымные свойства, он взрывается, а не плавно сгорает, что делает его более уязвимым для разрушения орудия, чем для выбивания из него снаряда.Нитроглицерин также очень чувствителен, что делает его непригодным для переноски в условиях боя.

    Важным шагом вперед стало изобретение немецким химиком Кристианом Фридрихом Шёнбейном в 1846 году хлопка, материала на основе нитроцеллюлозы. Он продвигал его использование в качестве взрывчатого вещества [8] : 28 и продал права на производство компании Австрийская империя. Гункоттон был сильнее пороха, но в то же время был несколько более нестабильным. Джон Тейлор получил английский патент на пушистый хлопок; и John Hall & Sons открыли производство в Фавершеме.

    Английский интерес угас после того, как взрыв разрушил фабрику Фавершам в 1847 году. Австрийский барон Вильгельм Ленк фон Вольфсберг построил два завода по производству артиллерийского топлива, но это тоже было опасно в полевых условиях, и орудия, которые могли стрелять тысячами выстрелов с использованием черного пороха, могли бы Срок службы истекает после нескольких сотен выстрелов из более мощного ружья. Стрелковое оружие не могло противостоять давлению, создаваемому пушкой.

    После того, как одна из австрийских фабрик взорвалась в 1862 году, Thomas Prentice & Company в 1863 году начала производство пушечного хлопка в Стоумаркете; и химик британского военного ведомства сэр Фредерик Абель начал тщательное исследование на заводе Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills, ведущее к производственному процессу, который удалял примеси в нитроцеллюлозе, что делало ее более безопасным в производстве и стабильным продуктом, более безопасным в использовании.Абель запатентовал этот процесс в 1865 году, когда взорвалась вторая австрийская хлопковая фабрика. После взрыва фабрики Stowmarket в 1871 году Waltham Abbey начала производство пушечного волокна для торпедных и минных боеголовок. [4] : 141–144

    Улучшения пороха [править]

    В 1863 году прусский артиллерийский капитан Иоганн Ф. Э. Шульце запатентовал метательный снаряд для стрелкового оружия из нитрированной твердой древесины, пропитанной селитрой или нитратом бария. Прентис получил в 1866 году патент на спортивный порошок из нитрированной бумаги, производимый в Стоумаркете, но баллистическая однородность ухудшалась, поскольку бумага поглощала атмосферную влагу.В 1871 году Фредерик Фолькманн получил австрийский патент на коллоидную версию порошка Шульце под названием Collodin , который он изготовил недалеко от Вены для использования в спортивном огнестрельном оружии. Австрийские патенты в то время не публиковались, и Австрийская империя сочла эту операцию нарушением государственной монополии на производство взрывчатых веществ и закрыла фабрику Volkmann в 1875 году. [4] : 141–144

    В 1882 году Компания Explosives на Stowmarket запатентовала улучшенный состав нитрованного хлопка, желатинизированного эфиром-спиртом с нитратами калия и бария.Эти порохы подходили для дробовиков, но не для винтовок, [9] : 138–139 , потому что нарезание нарезов приводит к сопротивлению плавному расширению газа, которое уменьшается в гладкоствольных ружьях.

    В 1884 году Поль Вьей изобрел бездымный порох, названный Poudre B (сокращение от poudre blanche — белый порох в отличие от черного пороха) [7] : 289–292 , сделанный из 68,2% нерастворимой нитроцеллюлозы, 29,8 % растворимой нитроцеллюлозы, желатинизированной эфиром и 2% парафином.Это было принято на вооружение винтовкой Лебеля. [9] : 139 Его пропускали через ролики для формирования тонких листов бумаги, которые нарезали на хлопья желаемого размера. [7] : 289–292 Получающийся в результате пропеллент, известный сегодня как пироцеллюлоза , содержит несколько меньше азота, чем пушистый хлопок, и менее летуч. Особенно хорошей особенностью пороха является то, что оно не взорвется, если оно не сжато, что делает его очень безопасным для обращения в нормальных условиях.

    Порох Вьей произвел революцию в эффективности стрелкового оружия, поскольку он почти не выделял дыма и был в три раза мощнее черного пороха. Более высокая начальная скорость означала более плоскую траекторию, меньший снос пули и падение пули, что делало возможными выстрелы на высоте 1000 м (1094 ярда). Поскольку для выстрела пули требовалось меньше пороха, патрон можно было сделать меньше и легче. Это позволяло войскам нести больше боеприпасов при том же весе. Кроме того, он будет гореть даже во влажном состоянии.Боеприпасы с черным порохом должны были храниться сухими и почти всегда храниться и транспортироваться в водонепроницаемых патронах.

    Другие европейские страны быстро последовали и начали использовать свои собственные версии Poudre B, первыми из которых были Германия и Австрия, которые представили новое оружие в 1888 году. Впоследствии Poudre B несколько раз модифицировался с добавлением и удалением различных соединений. Крупп начал добавлять дифениламин в качестве стабилизатора в 1888 году. [4] : 141–144

    Между тем, в 1887 году Альфред Нобель получил английский патент на бездымный порох, который он назвал Ballistite.В этом порохе волокнистая структура хлопка (нитроцеллюлоза) была разрушена раствором нитроглицерина вместо растворителя. [9] : 140 В Англии в 1889 году аналогичный порошок был запатентован Хирамом Максимом, а в США в 1890 году — Хадсоном Максимом. [10] Баллистит был запатентован в Соединенных Штатах в 1891 году.

    В 1898 году немцы приняли баллистит для морского использования, назвав его WPC / 98. Итальянцы приняли его как filite , в форме корда вместо хлопьев, но, осознавая его недостатки, изменили формулировку на нитроглицерин, они назвали соленит .В 1891 году русские поручили химику Менделееву найти подходящее топливо. Он создал нитроцеллюлозу, желатинизированную эфиром-спиртом, которая продуцировала больше азота и более однородную коллоидную структуру, чем французское использование нитро-хлопка [11] в Пудре Б. Он назвал это пироколлодием. [9] : 140

    Крупный план кордитовых нитей в британском винтовочном патроне .303 (произведен в 1964 году)

    Великобритания провела испытания всех различных типов пороха, представленных их вниманию, но все они не удовлетворили и искал что-то превосходящее все существующие типы.В 1889 году сэр Фредерик Абель, Джеймс Дьюар и доктор В. Келлнер запатентовали (№№ 5614 и 11,664 на имена Абеля и Дьюара) новый состав, который производился на Королевской Пороховой Фабрике в Уолтемском Аббатстве. Он поступил на вооружение Великобритании в 1891 году как Cordite Mark 1. Его основной состав состоял из 58% нитроглицерина, 37% хлопка и 3% минерального желе. Модифицированная версия, Cordite MD, поступила на вооружение в 1901 году, при этом процентное содержание хлопка увеличилось до 65%, а содержание нитроглицерина снизилось до 30%. Это изменение снизило температуру сгорания и, как следствие, эрозию и износ ствола.Преимущества кордита перед порохом заключались в снижении максимального давления в патроннике (следовательно, более легкие казенные части и т. Д.), Но более продолжительном высоком давлении. Кордит может быть любой формы и размера. [9] : 141 Создание кордита привело к длительной судебной тяжбе между Нобелем, Максимом и другим изобретателем по поводу предполагаемого нарушения британских патентов.

    Anglo-American Explosives Company начала производство пороха для дробовика в Окленде, штат Нью-Джерси, в 1890 году. DuPont начала производить пушечный хлопок в городке Карни-Пойнт, штат Нью-Джерси, в 1891 году. [4] : 146–149 Чарльз Э. Манро с военно-морской торпедной станции в Ньюпорте, штат Род-Айленд, в 1891 г. запатентовал состав пушкового хлопка, коллоидированного с нитробензолом, под названием Indurite . [7] : 296 –297 Несколько американских фирм начали производить бездымный порох, когда Winchester Repeating Arms Company начала заряжать спортивные патроны порохом Explosives Company в 1893 году. California Powder Works начала производить смесь нитроглицерина и нитроцеллюлозы с пикратом аммония как Peyton Powder , Leonard Smokeless Powder Компания начала производство нитроглицерин-нитроцеллюлозных порошков Ruby , Laflin & Rand договорилась о лицензии на производство Ballistite , а DuPont начала производить порох для бездымного дробовика.Армия Соединенных Штатов оценила 25 разновидностей бездымного пороха и выбрала Ruby и Peyton Powders как наиболее подходящие для использования в служебной винтовке Krag-Jørgensen. Ruby был предпочтительнее, потому что для защиты латунных гильз картриджей от пикриновой кислоты в порошке Peyton Powder требовалось лужение. Вместо того, чтобы платить необходимые гонорары за Ballistite , Laflin & Rand профинансировала реорганизацию Леонарда в Американскую компанию по производству бездымного пороха.Лейтенант армии США Уистлер помогал начальнику завода American Smokeless Powder Company Аспинуоллу в разработке улучшенного пороха под названием W.A. Бездымный порох W.A. был стандартом для военных винтовок Соединенных Штатов с 1897 по 1908 год. [4] : 146–149

    В 1897 году лейтенант ВМС США Джон Бернаду запатентовал нитроцеллюлозный порошок, коллоидированный с эфирно-спиртом. [7] : 296–297 Военно-морской флот лицензировал или продал патенты на этот состав DuPont и California Powder Works, сохранив за собой права на производство для Naval Powder Factory, Индиан-Хед, Мэриленд, построенного в 1900 году.В 1908 году армия США приняла одноосновную формулу ВМС и начала производство в Пикатинни Арсенале. [4] : 146–149 К тому времени Laflin & Rand приобрела American Powder Company для защиты своих инвестиций, а Laflin & Rand была куплена DuPont в 1902 году. [12] После получения 99 -годовая аренда компании Explosives в 1903 году. DuPont воспользовалась всеми значительными патентами на бездымный порох в Соединенных Штатах и ​​смогла оптимизировать производство бездымного пороха. [4] : 146–149 Когда в 1912 году правительство принудило антимонопольные меры, DuPont сохранила рецептуры бездымного пороха на основе нитроцеллюлозы, используемые вооруженными силами США, и выпустила составы с двойной основой, используемые в спортивных боеприпасах, для реорганизованной компании Hercules. Порошковая компания. Эти новые и более мощные порохы были более стабильными и, следовательно, более безопасными в обращении, чем Poudre B.

    Химические составы [править]

    В настоящее время порохы используют нитроцеллюлозу (скорость детонации 7300 м / с (23 950 футов / с), коэффициент RE 1.10) (обычно коллоид эфир-спирт нитроцеллюлозы) в качестве единственного ингредиента взрывчатого ракетного топлива описывается как одноосновный порошок . [7] : 297

    Смеси порохов, содержащие нитроцеллюлозу и нитроглицерин (скорость детонации 7,700 м / с (25,260 футов / с), коэффициент RE 1,54) в качестве компонентов взрывчатого топлива, известны как двухосновный порошок . В качестве альтернативы динитрат диэтиленгликоля (скорость детонации 6610 м / с (21690 фут / с), коэффициент RE 1.17) можно использовать в качестве замены нитроглицерина, когда важно снизить температуру пламени без снижения давления в камере. [7] : 298 Снижение температуры пламени значительно снижает эрозию ствола и, следовательно, износ.

    В течение 1930-х годов трехосновное ракетное топливо , содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин или динитрат диэтиленгликоля и значительное количество нитрогуанидина (скорость детонации 8200 м / с (26900 футов / с), коэффициент RE 0,95), использовалось в качестве компонентов взрывчатого топлива. развит.Эти «холодные топливные» смеси имеют пониженную температуру вспышки и пламени без ущерба для давления в камере по сравнению с одно- и двухосновными ракетными топливами, хотя и за счет большего количества дыма. На практике тройное базовое топливо зарезервировано в основном для боеприпасов большого калибра, используемых в (морской) артиллерии и танковых орудиях. Во время Второй мировой войны он использовался британской артиллерией. После той войны он стал стандартным топливом для всех британских боеприпасов большого калибра, кроме стрелкового оружия.Большинство западных стран, за исключением Соединенных Штатов, пошли по тому же пути.

    В конце 20 века начали появляться новые составы ракетного топлива. Они основаны на нитрогуанидине и взрывчатых веществах типа гексоген (скорость детонации 8750 м / с (28710 фут / с), коэффициент RE 1,60).

    Скорости детонации имеют ограниченное значение при оценке скоростей реакции нитроцеллюлозных пропеллентов, разработанных для предотвращения детонации. Хотя более медленная реакция часто описывается как горение из-за сходных газообразных конечных продуктов при повышенных температурах, разложение отличается от горения в атмосфере кислорода.Превращение нитроцеллюлозных пропеллентов в газ под высоким давлением происходит от открытой поверхности внутрь каждой твердой частицы в соответствии с законом Пиоберта. Исследования твердого одно- и двухосновного пропеллента показывают, что скорость реакции контролируется теплопередачей через температурный градиент через ряд зон или фаз по мере того, как реакция протекает с поверхности в твердое тело. Самая глубокая часть твердого тела, испытывающего теплопередачу, плавится и начинает фазовый переход от твердого тела к газу в зоне пены .Газообразное топливо разлагается на более простые молекулы в окружающей зоне шипения . Энергия выделяется в светящейся внешней зоне пламени , где более простые молекулы газа вступают в реакцию с образованием обычных продуктов сгорания, таких как пар и окись углерода. [13] Зона пены действует как изолятор, замедляя скорость передачи тепла от зоны пламени к непрореагировавшему твердому веществу. Скорость реакции зависит от давления; потому что пена обеспечивает менее эффективную теплопередачу при низком давлении, с большей теплопередачей, поскольку более высокие давления сжимают газовый объем этой пены.Пропелленты, рассчитанные на минимальное давление теплопередачи, могут не поддерживать зону пламени при более низких давлениях. [14]

    Нестабильность и стабилизация [править]

    Нитроцеллюлоза со временем разрушается, давая кислотные побочные продукты. Эти побочные продукты катализируют дальнейшее разрушение, увеличивая его скорость. Выделенное тепло в случае хранения пороха в больших количествах или слишком больших блоков твердого топлива может вызвать самовоспламенение материала. Одноосновные нитроцеллюлозные пропелленты гигроскопичны и наиболее подвержены разложению; двухосновные и трехосновные порохы имеют тенденцию к более медленному износу.Для нейтрализации продуктов разложения, которые в противном случае могли бы вызвать коррозию металлов патронов и стволов, в некоторые составы добавляют карбонат кальция.

    Чтобы предотвратить накопление продуктов порчи, добавлены стабилизаторы. Дифениламин — один из наиболее часто используемых стабилизаторов. Нитрированные аналоги дифениламина, образующиеся в процессе стабилизации разлагающегося порошка, иногда используются как сами стабилизаторы. [3] : 28 [7] : 310 Стабилизаторы добавляются в количестве 0.5–2% от общего количества препарата; более высокие количества имеют тенденцию ухудшать его баллистические свойства. Количество стабилизатора истощается со временем. Пропелленты, находящиеся на хранении, следует периодически проверять на количество оставшегося стабилизатора, так как его расход может привести к самовоспламенению топлива.

    Физические вариации [править]

    Бездымный порох может быть свернут в маленькие сферические шарики или экструдирован в цилиндры или полосы с различными формами поперечного сечения (полосы с различными прямоугольными пропорциями, цилиндры с одним или несколькими отверстиями, цилиндры с прорезями) с использованием растворителей например эфир.Эти профили можно разрезать на короткие («хлопья») или длинные куски («шнуры» длиной в несколько дюймов). Пушечный порох имеет самые крупные куски.

    На свойства пороха в значительной степени влияют размер и форма его частей. Удельная площадь поверхности топлива влияет на скорость горения, а размер и форма частиц определяют удельную поверхность. Изменяя форму, можно влиять на скорость горения и, следовательно, на скорость, с которой давление увеличивается во время горения.Бездымный порох горит только на поверхности деталей. Более крупные куски горят медленнее, а скорость горения дополнительно регулируется огнезащитными покрытиями, которые немного замедляют горение. Задача состоит в том, чтобы отрегулировать скорость горения таким образом, чтобы на метательный снаряд оказывалось более или менее постоянное давление, пока он находится в стволе, для получения максимальной скорости. Перфорация стабилизирует скорость горения, потому что по мере того, как внешняя часть горит внутрь (таким образом, сокращая площадь поверхности горения), внутренняя часть горит наружу (таким образом увеличивая площадь поверхности горения, но быстрее, чтобы заполнить увеличивающийся объем ствола, представленный отходящими снаряд). [3] : 41–43 Быстро горящие порохы для пистолетов получают путем экструдирования форм с большей площадью, таких как хлопья, или путем сплющивания сферических гранул. Сушка обычно проводится под вакуумом. Растворители конденсируются и используются повторно. Гранулы также покрыты графитом, чтобы искры статического электричества не вызывали нежелательных воспламенений. [7] : 306

    Быстросгорающие порохы создают более высокие температуры и более высокие давления, однако они также увеличивают износ стволов орудий.

    Бездымные компоненты пороха [править]

    Составы пороха могут содержать различные энергетические и вспомогательные компоненты:

    • Горючие вещества
    • Детерренты (или замедлители) для замедления скорости горения
    • Стабилизаторы, предотвращающие или замедляющие самовоспламенение. разложение [7] : 307–311
    • Добавки для удаления остатков меди из нарезов ствола пистолета
    • Пламегасители для уменьшения яркости дульного пламени (у всех есть недостаток: дыма) [7] : 322–327
    • Присадки, снижающие износ, для снижения износа гильз ствола пистолета [16]
    • Другие присадки

    Производство [править]

    В этом разделе описываются процедуры используется в США.См. Cordite для альтернативных процедур, ранее использовавшихся в Соединенном Королевстве.

    ВМС США производили трубчатый порох с одной базой для морской артиллерии в Индиан-Хеде, штат Мэриленд, начиная с 1900 года. Аналогичные процедуры использовались для производства армии США в Арсенале Пикатинни, начиная с 1907 года. [7] :

    .

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о