Бездымный порох

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
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.

Описание[править | править вики-текст]

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 ружей и пулеметов, в то время как трёхосновные более широко применяются в артиллерии.

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[править | править вики-текст]

Пироксилин[править | править вики-текст]

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 | править вики-текст]

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 она, в отличие от пироксилина, горит послойно, что делало её 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 | править вики-текст]

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, однако на практике практически 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.

Желатиновый порох[править | править вики-текст]

Источник

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 шашках.

Граве получил патент на это изобретение в 1926 году уже в другой стране — Советской России. Он получил 9 патентов, но как дворянину ему запретили заниматься разработкой реактивных снарядов и он занялся наукой. Главное артиллерийское управление (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши».

Применение[править | править вики-текст]

В наши дни порохи, 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.

Бездымный порох позволил произвести на свет современное полуавтоматическое и автоматическое оружие. Чёрный порох оставлял тонкий и вязкий налёт на стволах орудий, который был гигроскопичным и коррозивным, в то время как бездымный порох лишён этого отрицательного свойства, что позволило осуществлять автоматическую перезарядку оружия с использованием множества подвижных частей.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть взрывчатых веществ, использующихся в стрелковом оружии. Они настолько общеприняты, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о ручном огнестрельном оружии.

В некоторых случаях, например, в ряде типов ручных гранат и артиллерийских снарядов, бездымный порох может использоваться и в качестве бризантного взрывчатого вещества, для чего плотность заряжания доводят до величины, соответствующей детонации. В отличие от многих взрывчатых веществ, для инициирования бездымного пороха не нужен капсюль-детонатор, вполне достаточно обычного капсюля-воспламенителя.

Нестабильность и стабилизация[править | править вики-текст]

Нитроцеллюлоза со временем разлагается с выделением кислотных составляющих, которые ускоряют дальнейший распад компонентов пороха. В процессе реакций разложения выделяется теплота, которой, в случае хранения большого количества пороха или слишком больших блоков взрывчатого вещества, может быть достаточно для самовоспламенения.

Одноосновные нитроцеллюлозные порохи наиболее подвержены разложению; двухосновные и трёхосновные разлагаются более медленно. Продукты распада могут вызвать коррозию металлов патронов и стволов оружия, поэтому для нейтрализации кислотных соединений в некоторые составы добавляют карбонат кальция.

Чтобы избежать накопления продуктов распада добавляют стабилизаторы, самым популярным из которых является 2-Нитродифениламин. Также применяют 4-нитродифениламин, N-нитрозодифениламин, N-метил-п-нитроанилин и дифениламин. Стабилизаторы добавляются в количествах порядка 0.5-2 % от общей массы состава; большие же количества могут ухудшить баллистические характеристихи пороха. Количество стабилизатора со временем уменьшается, что может привести к самовозгоранию, поэтому взрывчатые вещества должны периодически тестироваться на количество стабилизаторов.

Бездымные взрывчатые компоненты[править | править вики-текст]

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

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[править | править вики-текст]