Оружие - Читать Статьи

Дымный порох

Рассказать друзьям

Ды́мный по́рох (также чёрный порох) — исторически первое и наиболее простое по химическому составу метательное взрывчатое вещество (ВВ), состоящее в основном из трёх компонентов: селитры, древесного угля и серы. Изобретён, по-видимому, в Китае в Средневековье. На протяжении около 500 лет, до середины XIX века, был практически единственным доступным человечеству взрывчатым веществом. К 1890-м годам оказался почти полностью вытеснен из военной сферы более совершенными ВВ; в частности, как метательное вещество уступил место различным видам бездымного пороха. Тем не менее дымный порох продолжает применяться и в настоящее время, хотя сфера его использования достаточно узка. Прежде всего он употребляется в пиротехнике, реже — как вышибной заряд в некоторых видах боеприпасов и иногда в дистанционных трубках. Он также нередко используется стрелками-любителями и охотниками при ручном снаряжении патронов.
К явным недостаткам дымного пороха при использовании в военном деле относится его весьма малая мощность в сравнении с бездымным порохом (не говоря уже о бризантных ВВ). Кроме того, как следует из названия, при сгорании он образует плотное облако дыма, демаскирующее стрелка или позицию орудия и мешающее видеть цель. Достоинствами чёрного пороха являются чрезвычайно длительный срок хранения, в меньшей степени — слабая чувствительность к изменениям температуры воздуха, сравнительная безопасность для оружия при стрельбе, простота и дешевизна производства.

"Бертольд Шварц, которому легенда приписывает изобретение пороха в Европе около 1330 года"
Считается установленным, что порох был изобретён в Китае, где в виде селитро-серо-угольной смеси был известен уже около X века. Широко известное произведение Ф. Энгельса «Артиллерия», написанное им для американской Новой энциклопедии, содержало такие строки:
« В Китае и Индии почва изобилует природной селитрой, и вполне естественно, что местное население рано ознакомилось с её свойствами… Мы не имеем сведений, когда именно стала известна особая смесь селитры, серы и древесного угля, взрывчатые свойства которой придали ей такое огромное значение… У китайцев и индийцев селитру и пиротехнические средства заимствовали арабы. »
Сначала дымный порох использовали для увеселительных целей — устройства потешных огней и подобия ракет — и лишь позднее как вещество, пригодное для военных целей. Так, к 1259 году относится описание китайцами одного из первых образцов оружия, использовавшего порох, — «копья яростного огня». От арабов, живших в Испании, знакомство с выработкой и употреблением пороха в течение XIV века распространилось на всю Европу. В Европе, согласно легенде, изобретателем пороха считается немецкий монах Бертольд Шварц, но, очевидно, порох был известен и до него. Так, ещё английский философ и исследователь Роджер Бэкон (ок. 1214 — ок. 1292) писал об известном ему взрывчатом селитро-серо-угольном составе. Свыше пяти столетий дымный порох был во всём мире единственным метательным и взрывчатым веществом, широко применявшимся как в артиллерийских орудиях и разрывных снарядах, так и в ракетах.

Первоначально порох представлял собой механическую смесь селитры, угля и серы в виде очень мелкого порошка. Сгорание его было плохо предсказуемым, мелкодисперсный порох вдобавок был небезопасен, поскольку часто приводил к повреждению или разрыву оружейных стволов. Мощность его также оставляла желать много лучшего. Вопрос увеличения мощности пороха был решён, видимо, случайно во время решения другой задачи — снижения гигроскопичности этого вещества. Существовавший в XIV—XV веках пылевидный порох очень быстро подмокал по причине чрезвычайной гигроскопичности селитры и большой площади соприкосновения пороховых частиц с воздухом. Эти проблемы были в значительной степени решены в начале XVI века, когда порох стали делать гранулированным. Селитро-серо-угольный порошок, смешивая с водой, превращали в пасту, которую затем сушили в виде комков и по мере необходимости размалывали на зёрна. Это не только повысило безопасность пороха, но и упростило процесс заряжания. Выяснилось также, что гранулы взрываются почти в два раза мощнее, чем пылевидный порох такой же массы. К тому же гранулированный порох, в отличие от мелкодисперсного, не требовал для эффективного воспламенения дополнительного пустого пространства в казённой части ствола — для этого было достаточно зазоров между гранулами. В результате мощность оружия была значительно повышена. В дальнейшем методика грануляции была усовершенствована, пороховую массу стали подвергать прессованию при высоком давлении, а после размола неровные кусочки подвергались полировке, что позволяло получить твёрдые блестящие гранулы.
Состав и изготовление
Чёрный порох состоит обычно из трёх компонентов: селитры, угля и серы. При сгорании пороха селитра даёт кислород для сжигания угля; сера — цементирует угольно-селитряную смесь. Кроме того, обладая более низкой температурой воспламенения, чем уголь, сера ускоряет процесс воспламенения пороха.
Обычно для изготовления пороха берётся калиевая селитра (нитрат калия), как менее гигроскопичная по сравнению с другими селитрами (например, натриевой). Селитра должна отличаться высокой степенью чистоты — 99,8 %; примесь натриевой селитры по советским нормативам 1920-х годов допускалась не выше 0,03 %. Соединений хлора при расчёте на хлорид натрия допускалось также не более 0,03 %.
Древесный уголь для пороха получают путём обжига (пиролиза) несмолистых пород дерева (ольха и особенно крушина) с получением продукта, на 80—90 % состоящего из углерода; применение смолистой древесины отрицательно сказывается на свойствах пороха, да и хвойные породы не склонны к образованию угля. Однако хвойные дрова применяют для инициации процесса горения с последующей засыпкой древесины иных пород при историческом способе производства древесного угля. Следует отметить, что до XIX века выжигание древесного угля производилось в угольных ямах, не позволявших получать однородный по своим свойствам продукт (ввиду наличия одновременно и недожжёной (не пиролизованной), и пережжёной древесины (то есть золы)). И только внедрение пиролиза в стальных ретортах с водяным замком позволило получать гарантированно качественный уголь, при этом лучшими сортами древесины для получения угля считались бук, граб, дуб для тяжёлых углей и береза в смеси с осиной для лёгких. В зависимости от наличия древесины той или иной породы в данной местности и развития производства угля формировались национальные требования и особенности производства чёрного пороха, поскольку именно качество древесины и степень обжига угля в значительной степени определяют качество пороха. Чем ниже степень обжига угля, тем меньше скорость его горения, что не всегда отрицательный фактор. Содержание чистого углерода в угле должно быть не менее 75—80 %; известно, что при снижении количества угля в порохе скорость его горения возрастает, но с увеличением процента углерода в угле — уменьшается. В охотничьих сортах чёрного пороха содержание селитры иногда немного увеличивали, например, французский и немецкий охотничьи пороха содержали 78 % селитры, 10 % серы и 12 % угля. В «минных» сортах (для производства взрывных работ), наоборот, содержалось больше серы и угля; например, в России применялась смесь из 66,6 % селитры, 16,7 % серы и 16,7 % угля. Порох, использовавшийся в примитивных ракетах XIX века, давал более высокие показатели импульса при повышенном содержании селитры. И наоборот, при снижении количества селитры в порохе эти показатели снижались. В целом с увеличением количества селитры в порохе возрастает и скорость его горения, но до определённого предела — не выше 80 %.
Что касается серы, то для изготовления пороха применяется сера только кристаллической формы с температурой плавления 114,5°С. По упомянутым нормативам в ней не должно было содержаться соединений кальция, магния и нерастворимых в воде веществ — песка, металла, дерева и т. п.
С 1650 года и до настоящего времени «классический» дымный порох с некоторыми отклонениями имеет следующий состав (по весу): 75 % калиевой селитры, 15 % угля, 10 % серы. Исторически состав пороха претерпевал изменения

Селитра Уголь Сера
Англия, 1250 41,2 29,4 29,4
Франция, 1338 50 25 25
Германия, 1595 52,2 26,1 21,7
Франция, 1650 75,6 13,6 10,8
Англия, 1781 75 15 10

Жёрнов для размолки пороха в музее (США, штат Делавэр)

Во второй половине XIX века и позже различались три основные разновидности военного дымного пороха: чёрный, бурый и шоколадный, в зависимости от степени обжига угля, входившего в состав пороха. Бурый порох также имел пониженное до 5 % содержание серы; баллистические показатели бурого и шоколадного пороха заметно превосходили таковые для обычного чёрного. Известен дымный порох, вовсе не содержавший серы — бессерный.
Изготовление дымного пороха — процесс чисто механический, не включающий осуществление химических реакций. Технологический процесс производства дымного пороха окончательно сформировался в конце XIX века. Стадии в основном стали следующим:
Измельчение компонентов (селитры, серы и угля) в металлических бочках с жерновами сферической формы;
Приготовление тройной смеси путем смешения компонентов;
Уплотнение смеси и её прессование в виде «лепёшки» (с 1874 года — методом «горячего прессования», при температуре 100—105° С);
Размалывание полученной пороховой «лепёшки» на зёрна требуемого размера;
Отсеивание пыли, полировка зёрен и их сортировка;
Перемешивание и фасовка пороха.
Этот процесс сохраняется принципиально неизменным по настоящее время, за исключением применяемых в инструментах материалов.

Ключевых слов нет...

Рассказать друзьям