(англ. Poudre B ). Они классифицируются на одноосновный, двухосновный и трёхосновный.
Энциклопедичный YouTube
1 / 2
✪ Чем отличается дымный порох от бездымного?
✪ Демонстрационный опыт " Бездымный порох"
Субтитры
Описание
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.
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».
Желатиновый порох
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 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
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
Порох является неотъемлемым элементом, который используется для снаряжения патронов. Без изобретения этого вещества человечество никогда не узнало бы об огнестрельном оружии.
Но мало кто знаком с историей появления пороха. А его, оказывается, изобрели совершенно случайно. Да и потом долгое время применяли лишь для запуска фейерверков.
Появление пороха
Это вещество было изобретено в Китае. Точную дату появления дымного пороха, который еще называется и черным, не знает никто. Однако случилось это приблизительно в 8 в. до нашей эры. В те времена императоров Китая очень заботило собственное здоровье. Они хотели жить долго и даже мечтали о бессмертии. Для этого императоры поощряли труды китайских алхимиков, которые пытались открыть волшебный эликсир. Конечно, все мы знаем о том, что чудотворной жидкости человечество так и не получило. Однако китайцы, проявляя свое упорство, проводили множество опытов, смешивая при этом самые разные вещества. Они не теряли надежду исполнить императорский заказ. Но порой испытания заканчивались неприятными инцидентами. Один из них произошел после того, как алхимики смешали селитру, уголь и кое-какие иные компоненты. Неизвестный истории исследователь при испытании нового вещества получил пламя и дым. Изобретенную формулу записали даже в китайскую летопись.
В течение длительного периода времени черный порох использовался только для фейерверков. Однако китайцы пошли дальше. Они стабилизировали формулу этого вещества и научились применять его для взрывов.
В 11 в. было изобретено первое в истории пороховое оружие. Это были боевые ракеты, в которых порох вначале загорался, а затем происходил его взрыв. Использовали это пороховое оружие при осадах крепостных стен. Однако в те времена оно оказывало на противника больше психологическое, чем поражающее воздействие. Самым мощным оружием, которое придумали древние китайские исследователи, были глиняные ручные бомбы. Они взрывались и осыпали все вокруг осколками черепков.
Покорение Европы
Из Китая черный порох начал распространяться по всему миру. В Европе он появился в 11 в. Его привезли сюда арабские купцы, которые продавали ракеты для фейерверков. Применять это вещество в боевых целях стали монголы. Они использовали дымный порох при взятии ранее неприступных замков рыцарей. Монголами была использована довольно простая, но в то же время эффективная технология. Они делали под стенами подкоп и закладывали туда пороховую мину. Взрываясь, это боевое оружие с легкостью пробивало брешь даже в самых толстых заграждениях.
В 1118 г. в Европе появились первые пушки. Они были применены арабами при захвате Испании. В 1308 г. пороховые пушки сыграли решающую роль при взятии Гибралтарской крепости. Тогда они были использованы испанцами, которые переняли это оружие у арабов. После этого изготовление пороховых пушек началось по всей Европе. Не стала исключением и Россия.
Получение пироксилина
Черным порохом вплоть до конца 19 в. заряжали мортиры и пищали, кремневые ружья и мушкеты, а также другое боевое оружие. Но при этом ученые не прекращали свои исследования по совершенствованию этого вещества. Примером тому могут служить опыты Ломоносова, который установил рациональное соотношение всех составляющих пороховой смеси. История помнит и о неудачной попытке замены дефицитной селитры на бертолетовую соль, которая была предпринята Клодом Луи Бертоле. Результатом этой замены послужили многочисленные взрывы. Бертолетовая соль, или хлорат натрия, оказалась очень активным окислителем.
Новая веха в истории пороходелия началась с 1832 г. Именно тогда французский химик А. Браконо впервые получил нитроклетчатку, или прироксилин. Это вещество является эфиром азотной кислоты и целлюлозы. В молекуле последней находится большое количество гидроксильных групп, которые и вступают в реакцию с азотной кислотой.
Свойства пироксилина были исследованы многими учеными. Так, в 1848 г. русскими инженерами А.А. Фадеевым и Г.И. Гессом было установлено, что это вещество по своей мощности в несколько раз превосходит изобретенный китайцами черный порох. Были даже попытки использования пироксилина для стрельбы. Однако они закончились неудачей, так как пористая и рыхлая целлюлоза имела неоднородный состав и горела с непостоянной скоростью. Попытки спрессовать пироксилин также закончились неудачей. Во время этого процесса вещество часто возгоралось.
Получение пироксилинового пороха
Кто изобрел бездымный порох? В 1884 г. французским химиком Ж. Вьелем на основе пироксилина было создано монолитное вещество. Это и есть первый в истории человечества бездымный порох. Для его получения исследователь использовал способность пироксилина увеличиваться в объеме, находясь в смеси спирта и эфира. При этом получалась мягкая масса, которую после прессовали, делали из нее пластины или ленты, а далее подвергали сушке. Основная часть растворителя при этом улетучивалась. Незначительный его объем сохранялся в пироксилине. Он продолжал функционировать как пластификатор.
Такая масса и является основой бездымного пороха. Ее объем в этом взрывчатом веществе составляет порядка 80-95 %. В отличие от ранее полученной целлюлозы пироксилиновый порох показал свою способность сгорать с постоянной скоростью строго по слоям. Именно поэтому его и до настоящего времени используют для стрелкового оружия.
Преимущества нового вещества
Белый порох Вьеля стал настоящим революционным открытием в области огнестрельного стрелкового оружия. И причин, объясняющих этот факт, было несколько:
1. Порох практически не давал дыма, тогда как используемое ранее взрывчатое вещество уже после нескольких произведенных выстрелов значительно сужало поле зрения бойца. От появляющихся клубов дыма при применении черного пороха могли избавить только сильные порывы ветра. Кроме того, революционное изобретение позволяло не выдавать позицию бойца.
2. Порох Вьеля позволял пуле вылететь с большей скоростью. Из-за этого ее траектория была более прямой, что значительно повышало точность стрельбы и ее дальность, которая составила порядка 1000 м.
3. В связи с большими характеристиками мощности, бездымный порох использовался в меньших количествах. Боеприпасы стали значительно легче, что позволило увеличить их количество при перемещении армии.
4. Снаряжение патронов пироксилином позволяло срабатывать им даже в мокром состоянии. Боеприпасы, в основе которых находился черный порох, обязательно должны были предохраняться от влаги.
Порох Вьеля прошел успешные испытания в винтовке Лебеля, которую тут же взяла на вооружение французская армия. Поспешили применить изобретение и другие европейские страны. Первыми из них были Германия и Австрия. Новое вооружение в этих государствах было введено в 1888 г.
Нитроглицериновый порох
Вскоре исследователями было получено новое вещество для боевого оружия. Им стал нитроглицериновый бездымный порох. Другое его название - баллистит. Основой такого бездымного пороха также являлась нитроцеллюлоза. Однако ее количество во взрывчатом веществе было снижено до 56-57 процентов. В качестве пластификатора в данном случае служил жидкий тринитроглицерин. Такой порох оказался очень мощным, и стоит сказать о том, что он до сих пор находит свое применение в ракетных войсках и артиллерии.
Пироколлодийный порох
В конце 19 в. свою рецептуру бездымного взрывчатого вещества предложил Менделеев. Русский ученый нашел способ, позволяющий получить растворимую нитроклетчатку. Ее он и назвал пироколлодием. Полученное вещество выделяло максимальное количество газообразных продуктов. Пироколлодийный порох прошел успешные испытания в орудиях различного калибра, которые были проведены на морском полигоне.
Однако не только в этом состоят заслуги Ломоносова перед военным делом и изготовлением пороха. В технологию производства взрывчатого вещества им было внесено важное усовершенствование. Ученый предложил обезвоживать нитроклетчатку не сушкой, а с помощью спирта. Это сделало производство пороха более безопасным. Кроме того, было повышено качество самой нитроклетчатки, так как при помощи спирта из нее вымывались менее стойкие продукты.
Современное использование
В настоящее время порох, который основан на нитроцеллюлозе, используется в современном полуавтоматическом и автоматическом оружии. В отличие от черного пороха он практически не оставляет в стволах орудий твердых продуктов сгорания. Это и позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия при использовании в нем большого количества подвижных механизмов и частей.
Различные разновидности бездымного пороха являются основной частью метательных взрывчатых веществ, которые применяются в стрелковом вооружении.Они имеют столь широкое распространение, что, как правило, слово «порох» подразумевает собой именно бездымный. Вещество, изобретенное древними китайскими алхимиками, используется только в сигнальных ракетницах, подствольных гранатометах и в некоторых патронах, предназначенных для гладкоствольного оружия.
Что касается охотничьей среды, то здесь принято использовать пироксилиновую разновидность бездымного пороха. Только иногда находят свое применение нитроглицериновые виды, но особой популярностью они не пользуются.
Состав
Из каких компонентов состоит взрывчатое вещество, применяемое в охотничьем деле? Состав бездымного пороха не имеет ничего общего с дымным его видом. В основном он состоит из пироксилина. Его во взрывчатом веществе находится 91-96 процентов. Кроме того, охотничий порох содержит в себе от 1,2 до 5 % таких летучих веществ, как вода, спирт и эфир. Для увеличения стойкости во время хранения сюда включено от 1 до 1,5 процентов стабилизатора дифениламина. Замедляют горение наружных слоев пороховых зерен флегматизаторы. Их в бездымном охотничьем порохе находится от 2 до 6 процентов. Незначительную часть (0,2-0,3%) составляют пламегасящие присадки и графит.
Форма
Пироксилин, используемый для производства бездымного пороха, обрабатывается окислителем, основу которого составляет спиртоэфирная смесь. В конечном итоге получается однородное желеобразное вещество. Полученная смесь подвергается механической обработке. В результате получают зерненную структуру вещества, цвет которого варьируется от желто-бурого до чисто черного. Порой в рамках одной партии возможен различный оттенок пороха. Для придания ему однородного цвета производится обработка смеси порошкообразным графитом. Этот процесс позволяет и нивелировать слипаемость зерен.
Свойства
Бездымный порох отличает способность равномерного газообразования и горения. Это, в свою очередь, при изменении размера фракции позволяет обеспечить контроль и отрегулировать процессы горения.
Среди привлекательных свойств бездымного пороха отмечают следующее:
Низкую гигроскопичность и нерастворимость в воде;
- больший эффект и чистоту, чем у дымного аналога;
- сохранение свойств даже при повышенной влажности;
- возможность просушки;
- отсутствие дыма после выстрела, который производится с относительно негромким звуком.
Однако стоит иметь в виду, что белый порох:
Выделяет при выстреле угарный газ, который опасен для человека;
- негативно реагирует на изменения температур;
- способствует более быстрому износу оружия из-за создания высокой температуры в стволе;
- должен храниться в герметичной упаковке в связи с вероятностью его выветривания;
- обладает ограниченным сроком хранения;
- может быть пожароопасен при высокой температуре;
- не используется в оружии, в паспорте которого указывается на это.
Старейший российский порох
Этим взрывчатым веществом снаряжают охотничьи патроны с 1937 г. Порох «Сокол» обладает достаточно большой мощностью, соответствующей разработанным мировым стандартам. Следует отметить, что состав этого вещества был изменен в 1977 г. Это было сделано из-за установления более строгих правил к данному виду взрывчатых элементов.
Порох «Сокол» рекомендуют для использования начинающим охотникам, предпочитающим производить самостоятельную зарядку патронов. Ведь это вещество способно простить им ошибку с навеской. Порох «Сокол» используется многими отечественными производителями патронов, такими как «Полиэкс», «Феттер», «Азот» и другие.
Бездымный порох Менделеева
Считается, что Менделеев изобрел 40- градусную водку – развел спирт водой в соответствующей пропорции. На самом деле в 1865 году он защитил докторскую диссертацию «Рассуждение о соединении спирта с водою». Сорокоградусная водка производилась и до его диссертации. Заслуга Менделеева в том, что он составил таблицу «Значений удельных весов водных растворов спирта», именно его расчеты использовались при производстве спиртных напитков.
В его насыщенной биографии имеется еще один факт, который мало кому известен, в свое время он сохранялся в строжайшем секрете – изобретение бездымного пороха для артиллерии. В 1890 году к нему обратился морской министр Н.М.Чихачев с предложением принять участие в разработке типов бездымного пороха для стрельбы артиллерийскими орудиями на флоте. Такой порох уже имелся на вооружении у Великобритании и Франции. Основой большинства бездымных порохов служил пироксилин – продукт обработки хлопчатобумажной ваты смесью азотной и серной кислот. Однако сведения о технологии создания пироксилина держались в строжайшем секрете. Менделеев взялся за решение этой задачи.
Вскоре его и еще двух специалистов направили за границу, в Лондон, затем в Париж. В Лондоне у Менделеева было много знакомых среди ученых – химиков. Он побывал в разных лабораториях, его провели даже на стрельбы. Но технология изготовления бездымного пороха оставалась в секрете. В Париже ситуация повторилась. Он побывал на заседании Парижской академии наук, получил образцы бездымного пороха. Но как наладить производство бездымного пороха, годного для артиллерийских стрельб? Что сделал Менделеев?
Существует версия, что Менделеев устроился около одного из пороховых заводов Парижа и стал наблюдать за поступлением по железнодорожной линии грузовых вагонов с разным сырьем: азота, серной кислоты, спирта, кислорода и выходом их уже с готовой продукцией – снарядами. После изучения статистических данных он пришел к выводу, из каких пропорций взрывчатых веществ может состоять французский бездымный порох.
Вскоре секретный доклад лег на стол министру. Менделеева пригласили работать в Морской научно – технической лаборатории, где он проводил свои опыты. И в том же 1890 году он открыл пироколлодий, который был предложен им в качестве бездымного пороха, превосходящий заграничный пироксилин. Стрельбы из пушек 47- миллиметрового калибра, проводившиеся в 1892 году, показали замечательные свойства пироколлодия. Но в дело вмешалась бюрократическая чехарда, и пироколлодийный порох Менделеева не был принят на вооружение в сухопутном ведомстве. Самое печальное, что процесс изготовления не был тщательно засекречен, и вскоре пироколлодийный порох оказался в распоряжении западных стран.
Уже после смерти ученого в годы Первой мировой войны Россия была вынуждена закупать у США огромное количество бездымного пороха, являвшегося, по сути, пироколлодийным порохом Менделеева.
Чёрный порох (он же дымный порох ) состоит из трёх компонентов — селитры, серы и угля. Пропорции — 75% калиевой селитры, 15% угля, 10% серы. И на протяжении времён они варьировались в весьма широких, надо сказать, показателях. Например, в средневековой Франции пропорции были 2/1/1. И ничего, ружья кое-как стреляли, задача выполнялась. И лишь с 1650 был установлен хоть какой-то нормальный стандарт.
Виды пороха
Условно говоря, современный порох делится на дымный и бездымный. Дымный порох — прямой потомок той самой смеси, что придумали ещё китайцы. Бездымный порох — логичное развитие идеи дымного пороха — при его горении выделяется газ, а не сажа (твёрдые частицы, т.е. дым), более мощный, но и более чувствительный к внешним условиям.
И дымный порох, и бездымный существовали и существуют в довольно интересных разновидностях, зависящих преимущественно от качества и количества угля. И вот это реально интересный момент.
Если стандартные дрова отжигать при высокой температуре — примерно 350-450 градусов, то мы получим чёрный уголь. Легко рассыпается, чёрно-синеватый на сколе, горит без пламени. И его будет довольно мало. Из него выйдет чёрный порох .
Если стандартные дрова отжигать при температуре 280 — 320 градусов, то получим бурый уголь . Хуже измельчается, красноватый на сколе, при горении даёт пламя и голубоватый дым с красными искрами. Его раза в 2 больше. Сырье для бурого пороха .
Если стандартные дрова отжигать при 150-180 градусах, то получим шоколадный уголь. Почти не крошится, жирный на ощупь и в ещё больших количествах. Что характерно, остывать он должен без доступа воздуха.
Бурый и шоколадный порох используют больше в артиллерии, поскольку он значительно мощнее. Серьёзно, это задротство с отжигом того стоит.
Есть ещё особый бессерный порох , в котором, как вы могли догадаться, серы нет совсем. И что характерно, для бессерного пороха как раз и применяли шоколадный уголь. Потому что он и так держится и не рассыпается — крупинки могут давиться, но не ломаются.
А ещё есть белый порох — он как раз бездымный. Это особое извращение, которое сейчас разве что в ракетном деле используют. Состав — 75 процентов калийной селитры, 25 процентов… сахара. Состав стабильный, горит хорошо, детонирует как надо.
И желтый порох . 55% селитры, 18% серы и 27% безводного поташа или карбоната калия. Штука дороже чем чёрный порох , готовится сложнее, более требовательна к технике безопасности, но крайне перспективная за счёт стабильности и мощности.
Метод определения вида пороха и его качества
Существует довольно наглядный способ проверки пороха , позволяющий определить и его вид, и предназначение, и возможную порчу. Нам понадобятся порох, небольшая полоска бумаги и секундомер.
Берём бумагу и складываем её пополам — получается такой «желобок». Отмеряем на нем длину в 5 см, ставим две полосочки. И засыпаем между ними 0,25 грамм пороха. Поджигаем конец бумаги, а когда огонь дойдёт до пороха — включаем секундомер. Второй раз отмечаем время, когда порох догорел. Ага, нужна реакция хорошая. А дальше — сверяем результаты.
- 0,5 сек — дымный порох
- 1,6 сек — дымный порох или бездымный порох, склонный к детонации
- 1,8 — 2,2 сек — хороший бездымный охотничий порох
- 2,3- 2,4 сек — испорченный бездымный охотничий порох
- 4 сек — пистолетный порох
- Более 7 сек — винтовочный порох
Ах да, привести конкретные рецепты этих видов пороха мы не сможем, так как даже метод приготовления самого обычного чёрного пороха — и тот под запретом. Роскомнадзор бдит, понимаешь. И не важно, что на той же википедии это всё выложено более чем подробно, с чуть ли не пошаговыми инструкциями. И что ничего не стоит найти англоязычную информацию изготовления дымного пороха и пропустить её через гугл-переводчик. Но нет, верные защитники неумолимо стоят на страже Родины.
На развитие человечества оказали огромное влияние взрывчатые вещества. К ним относятся дымные и бездымные пороха. Появление бездымного пороха явилось революцией в военном деле. В течение нескольких десятилетий полностью сменилось стрелковое и артиллерийское вооружение всех стран, появились новые виды оружия. Работы по созданию порохов привели к развитию химической промышленности, появлению новых искусственных материалов.
Большой вклад в производство пороха в России внес наш гениальный химик Дмитрий Иванович Менделеев.
Д. И. Менделеев сочетал глубину теоретического мышления с большим размахом практической деятельности. Научная деятельность его охватывала многочисленные отрасли знания. Из 431 опубликованных работ – 40 посвящены химии,106 физико-химии, 99 физике, 22 географии, 99 технике и промышленности,36 экономическим и общественным вопросам и 29 другим темам. "Сам удивляюсь, чего только я не делывал в своей научной жизни", - признавался он.
Морское и военное министерство поручают Менделееву (1891) разработку вопроса о бездымном порохе, и он (после заграничной командировки) в 1892 г. блестящим образом выполняет эту задачу. Предложенный им «пироколлодий» оказался превосходным типом бездымного пороха, притом универсальным и легко приспособляемым ко всякому огнестрельному оружию.
Мне хотелось заглянуть в историю изобретения пороха, рассмотреть типы и виды порохов, их строение, свойства и применение, и выяснить в чем заслуга нашего соотечественника.
Глава I. Обзор исследований по истории порохов, их применению, строению и свойствам.
§1. История применения черного пороха в России.
Если не считать искусственного приготовления огня в доисторический период, то можно смело сказать, что ни одно изобретение, основанное на химических процессах, не оказало большего влияния на развитие человечества, чем взрывчатые вещества. Первым из взрывчатых веществ появился черный (дымный порох). Наиболее вероятно, что он появился в Китае, а затем стал известен арабам.
Порох - взрывчатое вещество и применяется главным образом в огнестрельном оружии для сообщения снаряду необходимой скорости. В качестве военного средства дымный порох начали применять в Европе, в том числе в России в 14 веке. Этот вид пороха до 19 века оставался единственным взрывчатым веществом для горных работ.
Применение пороха и появление огнестрельного оружия на Руси связано с именем Дмитрия Донского. Впервые на Руси порох и огнестрельное оружие были применены 24 августа 1382 года при штурме Московского Кремля татарами под предводительством хана Тахтамыша. Здесь же впервые упоминаются первые ружья, называемые тюфяками. Один из самых первых русских тюфяков хранится в Артиллерийском музее в Ленинграде.
Вначале порох привозился от иноземцев, но очень скоро его стали делать на Руси. "Зелье" в Москве производилось в таком количестве, что послужило причиной знаменитого порохового пожара, от которого в 1422 году выгорела вся столица.
Мощный толчок выделка пороха получила при Иване Грозном в войне с Казанским ханством. Позже, только применение пороха обеспечило покорение Сибирского ханства. Новая эпоха русского пороходелия начиналась при Петре I в1682-1725 гг. , окно в Европу надо было прорубать не топором, а порохом.
Но в 19 веке, с развитием военной техники и оружия, применяемый в военном деле дымный порох уже не мог удовлетворять тех требований, которые предъявлялись к нему. Он достиг своего потолка уже много столетий назад и на фоне технических достижений 19 века начинал устаревать. Поэтому с середины 19 века в исследовательских лабораториях крупнейших стран мира шли лихорадочные поиски создания бездымного пороха.
§2. История создания бездымного пороха.
Вопросом создания бездымных порохов в 19 веке занималось большое количество исследователей в разных странах. Ученые установили, что основой бездымного пороха была нитроклетчатка. Большое количество опытов было проделано между продуктами растительного происхождения (крахмал, бумага, вата, опилки) и азотной кислотой.
В 1864 г. германский капитан Эдуард Шульце изобрел способ получения древесного бездымного пороха из нитроцеллюлозы (нитрованные древесные опилки). Порох Шульце был запатентован в Австрии, и там производился под названием нитроксилин. Порох Шульце применяли сначала для охотничьих ружей. Дробовой сыпучий заряд охотничьего ружья оказывает незначительное сопротивление, и поэтому в стволе давление возникает небольшое, но скорость пули и кучность выстрела усиливаются, по сравнению с использованием дымного пороха.
Для нарезного оружия военного образца порох оказался неподходящим по слишком сильному действию; он был чересчур быстрогорящий и при большом сопротивлении тяжелой боевой пули развивал в стволе слишком большое давление. Это приводило к разрыву ствола.
Инженер Вьелль во Франции в результате своих опытов стал полностью желатинировать нитроцеллюлозу эфиром, а после испарения растворителя делать из полученной массы, мелко нарезанные кусочки. В середине восьмидесятых годов Вьелль применил пироксилин для изготовления бездымного пороха коллоидального типа. Пироксилиновый порох давал при горении не триста, а восемьсот литров газа на килограмм и позволял при том же давлении в стволе и при меньшем заряде вдвое увеличить начальную скорость снаряда.
Вскоре бездымный порох Вьелля был применен для военного и охотничьего оружия, но для этого пришлось создать новый патрон с пулей уменьшенного калибра, покрытой твердой оболочкой; сделать прочный с более твердым каналом ствол и более крутые нарезы в стволе, чем это было при дымном порохе и пулях из мягкого свинца. Получилась винтовка с отличными баллистическими свойствами, значительно превосходящими баллистику винтовок прежнего типа, под патроны с дымным порохом. Первоначально новая винтовка появилась во Франции.
Ко времени изобретения бездымного пороха основные принципы получения бездымных взрывчатых веществ также были понятны; необходимое сырье - нитроклетчатка и нитроглицерин - было открыто. Тем не менее, получение бездымного пороха оказалось труднейшей научно-технической задачей. Производство пороха было очень опасным, пожары и взрывы на пороховых заводах того времени были постоянными.
В России производство бездымного пороха пришлось организовывать почти самостоятельно, и эта задача была выполнена быстро и своевременно. Кто не знает знаменитую русскую винтовку "образца тысяча восемьсот девяносто первого года дробь тридцатого" - легендарную трехлинейку, воспетую в стольких солдатских песнях, честно и беспорочно несшую службу в нашей армии в течение шестидесяти лет?
Трехлинейка была первым огнестрельным оружием, предназначенным специально для бездымного пороха. Уже в конце 1888 года первый русский бездымный порох (типа пироксилинового) был получен.
Хуже обстояло дело с артиллерийским порохом, особенно для морских орудий крупных калибров. Пироксилиновый порох, в те годы не удавалось еще получить в виде достаточно крупных зерен.
§3. Работа Д. И. Менделеева по созданию бездымного пороха.
В 1890 году морской министр Чихачев обратился с просьбой о помощи к Д. И. Менделееву о создании бездымного пороха. Менделеев понимал важность предложенного ему дела для обороны страны и, несмотря на нанесенные ему обиды, согласился.
Прежде всего, Менделеев отправился в Париж и Лондон для ознакомления с пороховым делом Европы. Будучи за границей, Менделеев обратил внимание на чрезвычайно опасную операцию - сушку пироксилинового пороха, вызывающую частые пожары с большим числом жертв. Ученый предложил заменить сушку пироксилина обезвоживанием его спиртом, что является совершенно безопасным. С тех пор во всем мире эта стадия производства пироксилина проводится только по способу Менделеева.
Но главное, над чем работает в эти месяцы Менделеев, - получение нового вида пороха. Логический ход его мысли был примерно таков. Пироксилин - нитроклетчатка, содержащая тринадцать с половиной процента азота, - хорошо взрывается, но плохо растворяется, и потому из него очень трудно делать порох. Коллоксилин с его одиннадцатью - процентами азота прекрасно растворим, но является не слишком сильной взрывчаткой. Для этого ему не хватает кислорода, вводимого вместе с азотом. Вот если бы можно было получить продукт, еще растворимый как коллодий, но уже взрывчатый, как пироксилин. И Менделеев создал такой продукт, назвав его пироколлодием, потому что он объединял свойства и пироксилина и коллодия.
Пироколлодий содержал двенадцать с половиной процентов азота, обладал мощной взрывчатой силой и растворялся в спиртоэфирной смеси, "как сахар". Он оказался прекрасным исходным материалом при изготовлении пороха для оружия любых калибров. Вплоть до 1893 года шли интенсивные работы по испытанию и проверке нового пороха. Комиссия морской артиллерии во время опытной стрельбы установила, что канал двенадцатидюймового орудия "был так чист, что не пачкал носового платка" и что порох обнаружил "бесподобные баллистические свойства". Руководитель опытов адмирал С. О. Макаров телеграммой поздравил Менделеева с выдающимися результатами.
Но в дальнейшем, дело застопорилось. Между военным и морским министерствами возникли разногласия. Охтинский пороховой завод не проявил заинтересованности в новом порохе и заявил, что "пироксилиновый порох вполне тождествен с пироколлодием" и что в последнем нет "никакой новизны". Менделеев был вынужден уйти из созданной им лаборатории. Порох Менделеева на его родине не нашел признания. Заказы на крупные партии артиллерийского пороха были переданы в Германию. За эту недальновидную политику царскому правительству скоро довелось жестоко расплатиться. Во время войны с Германией пироколлодиевый порох пришлось заказывать в. Америке, потому что уже в 1895 году предприимчивые американские офицеры Бернаду и Конверс взяли на пироколлодиевый порох патент. Они не скрывали, что основой их изобретения были работы русского ученого.
§4. Классификация порохов и их строение.
Пороха применяются в огнестрельном оружии для сообщения пуле или снаряду необходимой скорости. Известно два типа порохов.
1. Смесевые пороха (гетерогенные системы, состоящие из горючего и окислителя). Самым первым смесевым порохом является дымный или черный порох, состоящий из калийной селитры (KNO3) являющейся окислителем, серы (S) и древесного угля (С).
2. Пластифицированные системы на основе нитроцеллюлозы (бездымные пороха). Они делятся на три группы:
Пироксилиновые пороха;
Кордиты;
Баллиститы.
Пироксилиновый порох был получен французом П. Вьелем в 1884 году. Пироксилин - это полный тринитрат целлюлозы (азотнокислый эфир целлюлозы). Его получают реакцией этерификации целлюлозы смесью азотной и серной кислот.
n + 3nHNO3 = n + 3nH2O
Продукт полного нитрования (тринитроклетчатка) должен содержать по формуле 14,1 % азота. На практике получают продукт с несколько меньшим содержанием азота (примерно 12,5%). Содержание азота в пироксилиновом порохе 12,2 – 12,5%. Тринитроцеллюлозу получают нитрованием разрыхленной и высушенной целлюлозы нитрующей смесью. Полученный продукт многократно промывают водой раствором соды (чтобы нейтрализовать остатки кислоты), опять водой и обезвоживают (например: этиловым спиртом).
Нитрат целлюлозы, в котором 20 – 30% гидроксильных групп остаются свободными называется коллоксилин и отвечает по составу динитроклетчатке. В нём содержание азота составляет 10,7 – 12,2%. Он прекрасно растворяется, но не является сильной взрывчаткой.
n + 2nHNO3 = n + 2nH2O
В 1887 г. Альфред Нобель (Швеция), специалист по взрывчатым веществам, создал нитроглицериновые пороха типа кордит, под названием баллистит. Нобель употребил для изготовления баллистита растворимый пироксилин, желатинированный нитроглицерином с примесью камфары. В смеси с нитратом целлюлозы глицерин образует желатинообразную массу «гремучий студень», которая не взрывается, а сравнительно медленно горит. Баллистные пороха в 30-х годах XX столетия нашли применение в ракетных снарядах.
§5. Свойства дымного и бездымного порохов и их применение.
Преимущества бездымных порохов перед дымным порохом неоспоримы, но старый боец еще не ушел в отставку. Дымный порох и теперь применяется в военном деле для изготовления огнепроводного ("бикфордова") шнура и некоторых детонаторов. Им широко пользуются охотники, потому что скорость его горения равномерна и почти не повышается с возрастанием давления и температуры. Это свойство пороха исключает возможность разрыва ружейных стволов. Кроме того, он почти не изменяется при хранении и в сухих помещениях может сохранять свои качества долгие годы. Черный порох незаменим в пиротехнических составах и фейерверках. Нередко он идет в ход и в горном деле. В таком случае он по традиции называется не дымным, а минным. Минный порох очень удобен на карьерах при добыче дорогого декоративного камня. Ведь мрамор, облицовочный гранит, порфир надо не дробить, как руду, а откалывать крупными глыбами, чтобы их можно было, затем распилить на плиты. Тут "маломощность" пороха оборачивается его достоинством, а не недостатком. Так что дымный порох еще долго будет метать, дробить и светить, показывая пример в универсальности и долголетии.
Охотники-промысловики на пушного зверя в нашем регионе довольно часто используют дымный порох для снаряжения дробовых зарядов, так как он более дешев, в сухой охотничьей избушке храниться может годами, не изменяя своих свойств. Стрельба ведется на небольшое расстояние (до 50 метров), выстрелы, как правило, одиночные, и дым, образованный при выстреле, не мешает. Наоборот, большое количество дыма при выстреле помогает охотнику. Охотник стреляет холостым выстрелом (без дробового заряда) в нору, каменистую россыпь, дупло, и образовавшийся дым заставляет зверька покинуть свое убежище. Бездымный же порох используется в патронах для нарезного оружия, либо им снаряжаются патроны для гладкоствольного оружия и используются для добычи крупного зверя на больших дистанциях стрельбы, или там, где требуется мощный заряд.
Разумеется, что наука не стоит на месте, новые сорта пороха появляются, время от времени, но в основе производства пироксилиновых порохов стоит открытие Д. И. Менделеевым пироколлодия в 1892 году.
Глава II. Экспериментальное подтверждение свойств дымного и бездымного (пироксилинового) пороха.
В лабораторных условиях мной был получен черный (дымный) и бездымный (пироксилиновый) пороха методом эксперимента. Работа проводилась с выполнением всех правил техники безопасности.
Опыт 1. Получение и горение черного пороха.
Оборудование и реактивы: чистые ступки с пестиками, железная или керамическая подставка, нитрат калия, сера, древесный уголь.
Дымный порох был получен из смеси трех веществ: нитрата калия, серы, древесного угля в соотношении (%): нитрат калия – 75, древесный уголь – 15, сера – 10. Все вещества были растерты в отдельной ступке, смесь была тщательно перемешана. Щепотка смеси была помещена на керамическую подставку и подожжена лучинкой. При возгорании смеси было получено большое количество дыма из несгоревших частичек пороха, осталось большое количество несгоревших твердых веществ (нагара).
3KNO3 + 3C + S = K2 S + 3CO2 + N2
Интересный факт. В прошлом веке все крупные сражения (Бородинское, Битва под Ватерлоо и др.) оканчивались сильными дождями, так как частички порохового дыма выступали ядрами конденсации, на которых осаждались и накапливались пары воды, и шёл дождь.
Опыт 2. Получение и горение бездымного (пироксилинового) пороха.
Оборудование и реактивы: химический стакан, стеклянная палочка, водяная баня, фильтровальная бумага, фарфоровая чашка, лучинка, азотная кислота, серная кислота, гигроскопическая вата, бумага.
Нитрующая смесь была приготовлена в химическом стакане следующим образом: смешали 5 мл азотной и 10 мл серной кислот. Смесь слегка охладили и поместили в неё комочек гигроскопической ваты. Стакан нагревали до температуры 70˚C на водяной бане. Через 5 – 8 минут вату промывали водой, отжимали между слоями фильтровальной бумаги и высушивали в фарфоровой чашке на кипящей водяной бане. Опыт делали с двумя видами ваты: хлопковой и искусственной (полученной из древесины). Хлопковая вата мягкая на ощупь; вата, полученная из древесины, неприятно скрипит между пальцами.
Оба образца сожгли в вытяжном шкафу. Вата в обоих случаях сгорает моментально, без образования дыма.
VΙ. Результаты и выводы.
Изучив теоретический материал о порохах, и, изготовив экспериментально дымный и бездымный пороха, я сравнил их свойства и пришел к следующим выводам.
Дымный порох – это гетерогенная система (смесь трёх веществ - нитрата калия, серы и древесного угля), состоящая из горючего (S, C) и окислителя (KN +5O3). При сгорании дает густой белый дым и большое количество нагара в ружьях. Только 40% его превращается в газы, остальное переходит в нагар. Так как сила газов, толкающая пулю невелика, то дальность стрельбы небольшая. Большое загрязнение канала ствола пороховым нагаром после нескольких выстрелов заметно ухудшает кучность боя.
Бездымный порох на основе нитроцеллюлозы имеет много преимуществ перед дымным порохом. Отсутствует дым при стрельбе, поэтому стрелок не обнаруживает себя противнику. Бездымный порох при сгорании образует в 2,8 раза больше газов, поэтому вдвое увеличивается начальная скорость снаряда. Из-за высокой скорости снаряда выше кучность стрельбы и дальность выстрела. При этом происходит крайне малое загрязнение канала ствола пороховым нагаром. При стрельбе патронами с бездымным порохом уменьшается звук выстрела и отдача ружья. Но для бездымного пороха пришлось создавать новый патрон уменьшенного калибра, покрытый твердой оболочкой и сделать прочный с более твердым каналом ствол и более крутые нарезы в стволе.
При всех достоинствах бездымного пороха дымный (черный) порох еще рано списывать со счетов. В настоящее время он применяется очень широко: для изготовления «бикфордова» шнура, им пользуются охотники-промысловики. Черный порох незаменим в пиротехнике и фейерверках, нередко идет в ход в горном деле.
Бездымный порох в военном деле практически вытеснил дымный порох. Он широко применяется для снаряжения патронов для стрелкового оружия и зарядов для артиллерийских орудий, а также в качестве топлива для ракет.
Несмотря на то, что со времени создания Д. И. Менделеевым пироколлодия прошло более 100 лет, до настоящего времени его открытие широко используется во всем мире при производстве пороха.
