The point

Порох

Сложное химическое вещество, сохраняющее постоянство свох хмических характеристик и обладающее способнстью равномерно (без детонации) сгорать с образованием газовых продуктов грения без поглащения кислорода из окружающей среды. Порох, являющийся особым видом топлива, называют еще метательным взрывчатым веществом.

Самым старым видом пороха является черный порох (его называют также дымным), представляющий собой смесь калийной селитры (около 75%), древесного угля (около 15 /о) и серы (около 10%). Название «черный», или дымный, порох обусловлено тем, что продукты его сгорания образуют облако густого дыма. Черный порох, скорее всего, был изобретен в Древнем Китае, где его сначала использовали для изготовления и метания так называемых огненных стрел. Позднее усовершенствованные огненные стрелы нашли применение в качестве средства для сеяния паники в рядах противника и устройства пожаров на расстоянии. Распространению черного пороха способствовали монгольские завоевания и торговые контакты арабов со странами Дальнего Востока. С начала XIII в. черным порохом стали интересоваться и во многих государствах Европы, где он вскоре стал популярным взрывчатым веществом. До середины XIX в. черный порох служил источником энергии для метания снарядов и пуль и позволил появиться на свет и найти применение огнестрельному оружию: артиллерийскому, стрелковому, ракетному. Он также использовался для наполнения разрывных боеприпасов, минирования, проведения земляных и горных работ и т. д.


В 1880-х годах был изобретен колоидальный порох, который еще называют бездымным или малодымным, поскольку продукты его сгорания (вырывающиеся, например, из ствола после вылета пули) гораздо менее заметны по сравнению с продуктами сгорания черного пороха. По причине более высоких по сравнению с черным порохом баллистических свойств бездымные пороха вскоре заменили черный порох в качестве источника энергии для приведения в движение пуль и снарядов, способствовав тем самым развитию современного огнестрельного оружия. Основным химическим компонентом бездымных (колоидальных) порохов является нитроцеллюлоза, пластифицированная различными растворителями. В зависимости от используемых растворителей получают различные виды бездымных порохов: нитроцеллюлозные пороха, балиститы и кордиты.
Нитроцеллюлозный порох — это самый старый бездымный порох, впервые полученный французским химиком П. Виелем в 1884 г. в результате пластифицирования нитроцеллюлозы летучими растворителями (например, смесью алкоголя и эфира), которые в ходе производственного процесса испаряются. В настоящее время нитроцеллюлозные пороха используются в качестве метательных зарядов артиллерийских выстрелов и стрелковых патронов.
Балиститы получают в результате пластифицирования нитроцеллюлозы нелетучими или труднолетучими растворителями, которые остаются в составе полученной пороховой массы. Балиститы, получаемые при использовании нитроглицерина в качестве пластификатора, называются нитроглицериновыми порохами, а пороха, в которых растворителем нитроцеллюлозы служит динитродиэтиленгликоль, — дигликолевыми порохами. Нитроглицериновый порох был изобретен А. Нобелем в 1888 г. Балиститы используются для метания артиллерийских и ракетных снарядов.
Кордиты получают в результате пластифицирования нитроцеллюлозы смесями нелетучих (труднолетучих) и летучих растворителей, например, нитроглицерина с алкоголем и эфиром или ацетоном. Из кордитов изготавливаются метательные заряды, характеризующиеся большой стойкостью. Первый порох типа «кордит» был получен в Великобритании в 1890 г.
В результате воздействия на нитроцеллюлозу водной эмульсии смеси летучих и нелетучих растворителей получаются напрямую мелкие элементы (зерна) пороха близкой к шарообразной формы. Таким образом, полученные пороха, называемые в просторечьи шариковыми, используются в патронах для стрелкового оружия.
В состав бездымных порохов кроме нитроцеллюлозы и растворителей обычно входят также различного рода вспомогательные субстанции, называемые примесями. Они используются, например, с целью облегчения процесса производства пороха, увеличения его химической стойкости, уменьшения или, наоборот, увеличения скорости сгорания пороха. С помощью добавок также можно ослабить яркость вспышки выстрела или уменьшить эрозию (износ) стволов. Суммарный вес примесей в пороховой массе составляет несколько процентов.
В зависимости от способа применения пороха должны обладать соответствующими баллистическими свойствами. Элементы пороха, называемые зернами, должны сгорать в поверхностном слое равномерно с определенной скоростью, а продукты сгорания, называемые пороховыми газами, должны обладать энергией, достаточной для метания пуль и снарядов. Большое значение имеет также чувствительность пороха к действию воспламенителя, а также безопасность в процессе эксплуатации. Скорость сгорания пороха зависит от его химического состава и давления газов, окружающих горящую поверхность, и в определенной степени от температуры (начальной) сжигаемого пороха. Как правило, скорость сгорания увеличивается с ростом температуры пороха и давления пороховых газов.
Основными энергетическими характеристиками пороха являются теплоемкость процесса сгорания (взрывчатого распада), а также так называемая сила пороха. С потребительской точки зрения весьма важны также плотность пороха и удельный объем пороховых газов при нормальных условиях. Специфической характеристикой пороха является условный объем микрочастиц (молекул и атомов) единицы массы пороховых газов, называемый кообъемом (коволюменом) или связанным объемом. Параметром, связанным с энергетическими характеристиками пороха, является его температура сгорания, понимаемая как температура пороховых газов, образующихся при сгорании пороха в постоянном объеме. В зависимости от вида (химического состава) пороха температура сгорания может составлять от 2300 до 2900 К, а теплоемкость сгорания — от 3 до 5 МДж/кг.
«Силой пороха» обычно называют потенциальную способ¬ность единицы массы нагреваемых до температуры сгорания пороховых газов выполнить работу за время их расширения при нормальном давлении. Значение силы бездымных порохов составляет от 0,9 до 1,2 МДж/кг, а черного пороха — около 0,3 МДж/кг. Плотность большинства бездымных порохов составляет около 1600 кг/м3, а нормальный удельный объем продуктов их сгорания находится в пределах от 750 до 1000 м3/кг. Значение кообъема пороховых газов оценивается примерно в 103 м3/кг.
Основным инструментом для исследования индивидуальных характеристик порохов является манометрическая камера. Это толстостенный стальной контейнер, в котором происходит сгорание пороховых зарядов определенной массы в постоянном объеме с одновременным измерением давления пороховых газов. На основании результатов измерения давления определяются сила пороха и кообъем пороховых газов, а также скорость сгорания изучаемого вида пороха. Теплоемкость сгорания пороха можно определить с помощью калориметра.
Из порохов, обладающих определенными характеристиками, изготавливаются метательные заряды для огнестрельного оружия, а также движущие заряды для ракетных двигателей. Метательный заряд представляет собой определенное количество пороха в виде множества элементов (зерен) определенной формы и размеров. Геометрическая форма пороховых зерен влияет на процесс и баллистические параметры выстрела в такой же степени, как и другие характеристики пороха.
Основными геометрическими параметрами пороховых зарядов являются толщина слоя зерен, в котором идет процесс горения, а также площадь поверхности сгорания. Толщина слоя горения, определяющая время сгорания заряда, считается равной половине наименьшего размера зерна. От площади же горящей поверхности зависит количество газов, образующихся за единицу времени. Площадь поверхности пороховых зерен обычно меняется во время их горения, причем зерна, площадь поверхности которых увеличивается, называются прогрессивными, а зерна с уменьшающейся площадью поверхности — дегрессивными. Типовые геометрические формы (например, сфера, цилиндр, параллелепипед, короткая трубка) имеют обычно дегрессивную форму. Геометрически прогрессивными являются так называемые многоканальные зерна (например, в виде короткого цилиндра со множеством продольных отверстий). Эффект геометрической дегрессивности (сильно выраженной, например, в случае сферических зерен) можно несколько ослабить химически — посредством флегматизации, уменьшающей скорость сгорания в слоях при начальной площади поверхности зерен.

Комментарии

Нет комментариев. Вы можете быть первым!

Оставить комментарий