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.

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 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:
- Нитроцеллюлоза , активный компонент большинства бездымных порохов
- Нитроглицерин , активный компонент двухосновных и трёхосновных составов
- Нитрогуанидин , компонент трёхосновных составов
Мягчители , делающие гранулы менее хрупкими
- Polyester adipate (Полиэфир адипат?)
- Динитротолуол (токсичен, канцероген, устаревший)
Вяжущие вещества , поддерживающие форму гранул
Стабилизаторы , предотвращают или тормозят самораспад
- N-метил-п -нитроанилин
Размеднители - добавки, препятствующие накоплению остатков меди (из капсюлей) на внутренней поверхности ствола оружия
- Олово и его соединения, например, оксид олова
- Висмут и его соединения, например, оксид висмута , карбонат висмутила , нитрат висмута , антимонид висмута; предпочитают соединения висмута, так как медь растворяется в расплавленном висмуте, образуя хрупкий и легко удаляемый сплав
- Свинец - металлический (в виде фольги) и его соединения. Не используются из-за токсичности
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)
- Сульфат калия (оба обладают недостатком - увеличивают количество выделяемого дыма)
Добавки, уменьшающие износ ствола
- Полиуретановые пакеты на пороховых порциях в больших орудиях
Другие добавки
- Графит - противослёживающая и антистатическая смазка (покрывает гранулы с целью предотвратить их слипание и самовозгорание от искр статического электричества)
- Карбонат кальция - антикоррозионная добавка, нейтрализующая кислотные продукты распада

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.

См. также

Напишите отзыв о статье "Бездымный порох"

Примечания

Отрывок, характеризующий Бездымный порох

Пьер взглянул еще раз на бледное, тонкое, с черными глазами и странным ртом, лицо компаньонки. Что то родное, давно забытое и больше чем милое смотрело на него из этих внимательных глаз.
«Но нет, это не может быть, – подумал он. – Это строгое, худое и бледное, постаревшее лицо? Это не может быть она. Это только воспоминание того». Но в это время княжна Марья сказала: «Наташа». И лицо, с внимательными глазами, с трудом, с усилием, как отворяется заржавелая дверь, – улыбнулось, и из этой растворенной двери вдруг пахнуло и обдало Пьера тем давно забытым счастием, о котором, в особенности теперь, он не думал. Пахнуло, охватило и поглотило его всего. Когда она улыбнулась, уже не могло быть сомнений: это была Наташа, и он любил ее.
В первую же минуту Пьер невольно и ей, и княжне Марье, и, главное, самому себе сказал неизвестную ему самому тайну. Он покраснел радостно и страдальчески болезненно. Он хотел скрыть свое волнение. Но чем больше он хотел скрыть его, тем яснее – яснее, чем самыми определенными словами, – он себе, и ей, и княжне Марье говорил, что он любит ее.
«Нет, это так, от неожиданности», – подумал Пьер. Но только что он хотел продолжать начатый разговор с княжной Марьей, он опять взглянул на Наташу, и еще сильнейшая краска покрыла его лицо, и еще сильнейшее волнение радости и страха охватило его душу. Он запутался в словах и остановился на середине речи.
Пьер не заметил Наташи, потому что он никак не ожидал видеть ее тут, но он не узнал ее потому, что происшедшая в ней, с тех пор как он не видал ее, перемена была огромна. Она похудела и побледнела. Но не это делало ее неузнаваемой: ее нельзя было узнать в первую минуту, как он вошел, потому что на этом лице, в глазах которого прежде всегда светилась затаенная улыбка радости жизни, теперь, когда он вошел и в первый раз взглянул на нее, не было и тени улыбки; были одни глаза, внимательные, добрые и печально вопросительные.
Смущение Пьера не отразилось на Наташе смущением, но только удовольствием, чуть заметно осветившим все ее лицо.

– Она приехала гостить ко мне, – сказала княжна Марья. – Граф и графиня будут на днях. Графиня в ужасном положении. Но Наташе самой нужно было видеть доктора. Ее насильно отослали со мной.
– Да, есть ли семья без своего горя? – сказал Пьер, обращаясь к Наташе. – Вы знаете, что это было в тот самый день, как нас освободили. Я видел его. Какой был прелестный мальчик.
Наташа смотрела на него, и в ответ на его слова только больше открылись и засветились ее глаза.
– Что можно сказать или подумать в утешенье? – сказал Пьер. – Ничего. Зачем было умирать такому славному, полному жизни мальчику?
– Да, в наше время трудно жить бы было без веры… – сказала княжна Марья.
– Да, да. Вот это истинная правда, – поспешно перебил Пьер.
– Отчего? – спросила Наташа, внимательно глядя в глаза Пьеру.
– Как отчего? – сказала княжна Марья. – Одна мысль о том, что ждет там…
Наташа, не дослушав княжны Марьи, опять вопросительно поглядела на Пьера.
– И оттого, – продолжал Пьер, – что только тот человек, который верит в то, что есть бог, управляющий нами, может перенести такую потерю, как ее и… ваша, – сказал Пьер.
Наташа раскрыла уже рот, желая сказать что то, но вдруг остановилась. Пьер поспешил отвернуться от нее и обратился опять к княжне Марье с вопросом о последних днях жизни своего друга. Смущение Пьера теперь почти исчезло; но вместе с тем он чувствовал, что исчезла вся его прежняя свобода. Он чувствовал, что над каждым его словом, действием теперь есть судья, суд, который дороже ему суда всех людей в мире. Он говорил теперь и вместе с своими словами соображал то впечатление, которое производили его слова на Наташу. Он не говорил нарочно того, что бы могло понравиться ей; но, что бы он ни говорил, он с ее точки зрения судил себя.
Княжна Марья неохотно, как это всегда бывает, начала рассказывать про то положение, в котором она застала князя Андрея. Но вопросы Пьера, его оживленно беспокойный взгляд, его дрожащее от волнения лицо понемногу заставили ее вдаться в подробности, которые она боялась для самой себя возобновлять в воображенье.
– Да, да, так, так… – говорил Пьер, нагнувшись вперед всем телом над княжной Марьей и жадно вслушиваясь в ее рассказ. – Да, да; так он успокоился? смягчился? Он так всеми силами души всегда искал одного; быть вполне хорошим, что он не мог бояться смерти. Недостатки, которые были в нем, – если они были, – происходили не от него. Так он смягчился? – говорил Пьер. – Какое счастье, что он свиделся с вами, – сказал он Наташе, вдруг обращаясь к ней и глядя на нее полными слез глазами.
Лицо Наташи вздрогнуло. Она нахмурилась и на мгновенье опустила глаза. С минуту она колебалась: говорить или не говорить?
– Да, это было счастье, – сказала она тихим грудным голосом, – для меня наверное это было счастье. – Она помолчала. – И он… он… он говорил, что он желал этого, в ту минуту, как я пришла к нему… – Голос Наташи оборвался. Она покраснела, сжала руки на коленах и вдруг, видимо сделав усилие над собой, подняла голову и быстро начала говорить:
– Мы ничего не знали, когда ехали из Москвы. Я не смела спросить про него. И вдруг Соня сказала мне, что он с нами. Я ничего не думала, не могла представить себе, в каком он положении; мне только надо было видеть его, быть с ним, – говорила она, дрожа и задыхаясь. И, не давая перебивать себя, она рассказала то, чего она еще никогда, никому не рассказывала: все то, что она пережила в те три недели их путешествия и жизни в Ярославль.
Пьер слушал ее с раскрытым ртом и не спуская с нее своих глаз, полных слезами. Слушая ее, он не думал ни о князе Андрее, ни о смерти, ни о том, что она рассказывала. Он слушал ее и только жалел ее за то страдание, которое она испытывала теперь, рассказывая.
Княжна, сморщившись от желания удержать слезы, сидела подле Наташи и слушала в первый раз историю этих последних дней любви своего брата с Наташей.
Этот мучительный и радостный рассказ, видимо, был необходим для Наташи.
Она говорила, перемешивая ничтожнейшие подробности с задушевнейшими тайнами, и, казалось, никогда не могла кончить. Несколько раз она повторяла то же самое.
За дверью послышался голос Десаля, спрашивавшего, можно ли Николушке войти проститься.
– Да вот и все, все… – сказала Наташа. Она быстро встала, в то время как входил Николушка, и почти побежала к двери, стукнулась головой о дверь, прикрытую портьерой, и с стоном не то боли, не то печали вырвалась из комнаты.
Пьер смотрел на дверь, в которую она вышла, и не понимал, отчего он вдруг один остался во всем мире.
Княжна Марья вызвала его из рассеянности, обратив его внимание на племянника, который вошел в комнату.
Лицо Николушки, похожее на отца, в минуту душевного размягчения, в котором Пьер теперь находился, так на него подействовало, что он, поцеловав Николушку, поспешно встал и, достав платок, отошел к окну. Он хотел проститься с княжной Марьей, но она удержала его.
– Нет, мы с Наташей не спим иногда до третьего часа; пожалуйста, посидите. Я велю дать ужинать. Подите вниз; мы сейчас придем.
Прежде чем Пьер вышел, княжна сказала ему:
– Это в первый раз она так говорила о нем.

Пьера провели в освещенную большую столовую; через несколько минут послышались шаги, и княжна с Наташей вошли в комнату. Наташа была спокойна, хотя строгое, без улыбки, выражение теперь опять установилось на ее лице. Княжна Марья, Наташа и Пьер одинаково испытывали то чувство неловкости, которое следует обыкновенно за оконченным серьезным и задушевным разговором. Продолжать прежний разговор невозможно; говорить о пустяках – совестно, а молчать неприятно, потому что хочется говорить, а этим молчанием как будто притворяешься. Они молча подошли к столу. Официанты отодвинули и пододвинули стулья. Пьер развернул холодную салфетку и, решившись прервать молчание, взглянул на Наташу и княжну Марью. Обе, очевидно, в то же время решились на то же: у обеих в глазах светилось довольство жизнью и признание того, что, кроме горя, есть и радости.
– Вы пьете водку, граф? – сказала княжна Марья, и эти слова вдруг разогнали тени прошедшего.
– Расскажите же про себя, – сказала княжна Марья. – Про вас рассказывают такие невероятные чудеса.
– Да, – с своей, теперь привычной, улыбкой кроткой насмешки отвечал Пьер. – Мне самому даже рассказывают про такие чудеса, каких я и во сне не видел. Марья Абрамовна приглашала меня к себе и все рассказывала мне, что со мной случилось, или должно было случиться. Степан Степаныч тоже научил меня, как мне надо рассказывать. Вообще я заметил, что быть интересным человеком очень покойно (я теперь интересный человек); меня зовут и мне рассказывают.
Наташа улыбнулась и хотела что то сказать.
– Нам рассказывали, – перебила ее княжна Марья, – что вы в Москве потеряли два миллиона. Правда это?
– А я стал втрое богаче, – сказал Пьер. Пьер, несмотря на то, что долги жены и необходимость построек изменили его дела, продолжал рассказывать, что он стал втрое богаче.
– Что я выиграл несомненно, – сказал он, – так это свободу… – начал он было серьезно; но раздумал продолжать, заметив, что это был слишком эгоистический предмет разговора.
– А вы строитесь?
– Да, Савельич велит.
– Скажите, вы не знали еще о кончине графини, когда остались в Москве? – сказала княжна Марья и тотчас же покраснела, заметив, что, делая этот вопрос вслед за его словами о том, что он свободен, она приписывает его словам такое значение, которого они, может быть, не имели.
– Нет, – отвечал Пьер, не найдя, очевидно, неловким то толкование, которое дала княжна Марья его упоминанию о своей свободе. – Я узнал это в Орле, и вы не можете себе представить, как меня это поразило. Мы не были примерные супруги, – сказал он быстро, взглянув на Наташу и заметив в лице ее любопытство о том, как он отзовется о своей жене. – Но смерть эта меня страшно поразила. Когда два человека ссорятся – всегда оба виноваты. И своя вина делается вдруг страшно тяжела перед человеком, которого уже нет больше. И потом такая смерть… без друзей, без утешения. Мне очень, очень жаль еe, – кончил он и с удовольствием заметил радостное одобрение на лице Наташи.
– Да, вот вы опять холостяк и жених, – сказала княжна Марья.
Пьер вдруг багрово покраснел и долго старался не смотреть на Наташу. Когда он решился взглянуть на нее, лицо ее было холодно, строго и даже презрительно, как ему показалось.
– Но вы точно видели и говорили с Наполеоном, как нам рассказывали? – сказала княжна Марья.
Пьер засмеялся.
– Ни разу, никогда. Всегда всем кажется, что быть в плену – значит быть в гостях у Наполеона. Я не только не видал его, но и не слыхал о нем. Я был гораздо в худшем обществе.
Ужин кончался, и Пьер, сначала отказывавшийся от рассказа о своем плене, понемногу вовлекся в этот рассказ.
– Но ведь правда, что вы остались, чтоб убить Наполеона? – спросила его Наташа, слегка улыбаясь. – Я тогда догадалась, когда мы вас встретили у Сухаревой башни; помните?
Пьер признался, что это была правда, и с этого вопроса, понемногу руководимый вопросами княжны Марьи и в особенности Наташи, вовлекся в подробный рассказ о своих похождениях.
Сначала он рассказывал с тем насмешливым, кротким взглядом, который он имел теперь на людей и в особенности на самого себя; но потом, когда он дошел до рассказа об ужасах и страданиях, которые он видел, он, сам того не замечая, увлекся и стал говорить с сдержанным волнением человека, в воспоминании переживающего сильные впечатления.
Княжна Марья с кроткой улыбкой смотрела то на Пьера, то на Наташу. Она во всем этом рассказе видела только Пьера и его доброту. Наташа, облокотившись на руку, с постоянно изменяющимся, вместе с рассказом, выражением лица, следила, ни на минуту не отрываясь, за Пьером, видимо, переживая с ним вместе то, что он рассказывал. Не только ее взгляд, но восклицания и короткие вопросы, которые она делала, показывали Пьеру, что из того, что он рассказывал, она понимала именно то, что он хотел передать. Видно было, что она понимала не только то, что он рассказывал, но и то, что он хотел бы и не мог выразить словами. Про эпизод свой с ребенком и женщиной, за защиту которых он был взят, Пьер рассказал таким образом:
– Это было ужасное зрелище, дети брошены, некоторые в огне… При мне вытащили ребенка… женщины, с которых стаскивали вещи, вырывали серьги…
Пьер покраснел и замялся.
– Тут приехал разъезд, и всех тех, которые не грабили, всех мужчин забрали. И меня.
– Вы, верно, не все рассказываете; вы, верно, сделали что нибудь… – сказала Наташа и помолчала, – хорошее.
Пьер продолжал рассказывать дальше. Когда он рассказывал про казнь, он хотел обойти страшные подробности; но Наташа требовала, чтобы он ничего не пропускал.
Пьер начал было рассказывать про Каратаева (он уже встал из за стола и ходил, Наташа следила за ним глазами) и остановился.
– Нет, вы не можете понять, чему я научился у этого безграмотного человека – дурачка.
– Нет, нет, говорите, – сказала Наташа. – Он где же?
– Его убили почти при мне. – И Пьер стал рассказывать последнее время их отступления, болезнь Каратаева (голос его дрожал беспрестанно) и его смерть.
Пьер рассказывал свои похождения так, как он никогда их еще не рассказывал никому, как он сам с собою никогда еще не вспоминал их. Он видел теперь как будто новое значение во всем том, что он пережил. Теперь, когда он рассказывал все это Наташе, он испытывал то редкое наслаждение, которое дают женщины, слушая мужчину, – не умные женщины, которые, слушая, стараются или запомнить, что им говорят, для того чтобы обогатить свой ум и при случае пересказать то же или приладить рассказываемое к своему и сообщить поскорее свои умные речи, выработанные в своем маленьком умственном хозяйстве; а то наслажденье, которое дают настоящие женщины, одаренные способностью выбирания и всасыванья в себя всего лучшего, что только есть в проявлениях мужчины. Наташа, сама не зная этого, была вся внимание: она не упускала ни слова, ни колебания голоса, ни взгляда, ни вздрагиванья мускула лица, ни жеста Пьера. Она на лету ловила еще не высказанное слово и прямо вносила в свое раскрытое сердце, угадывая тайный смысл всей душевной работы Пьера.
Княжна Марья понимала рассказ, сочувствовала ему, но она теперь видела другое, что поглощало все ее внимание; она видела возможность любви и счастия между Наташей и Пьером. И в первый раз пришедшая ей эта мысль наполняла ее душу радостию.
Было три часа ночи. Официанты с грустными и строгими лицами приходили переменять свечи, но никто не замечал их.
Пьер кончил свой рассказ. Наташа блестящими, оживленными глазами продолжала упорно и внимательно глядеть на Пьера, как будто желая понять еще то остальное, что он не высказал, может быть. Пьер в стыдливом и счастливом смущении изредка взглядывал на нее и придумывал, что бы сказать теперь, чтобы перевести разговор на другой предмет. Княжна Марья молчала. Никому в голову не приходило, что три часа ночи и что пора спать.
– Говорят: несчастия, страдания, – сказал Пьер. – Да ежели бы сейчас, сию минуту мне сказали: хочешь оставаться, чем ты был до плена, или сначала пережить все это? Ради бога, еще раз плен и лошадиное мясо. Мы думаем, как нас выкинет из привычной дорожки, что все пропало; а тут только начинается новое, хорошее. Пока есть жизнь, есть и счастье. Впереди много, много. Это я вам говорю, – сказал он, обращаясь к Наташе.
– Да, да, – сказала она, отвечая на совсем другое, – и я ничего бы не желала, как только пережить все сначала.
Пьер внимательно посмотрел на нее.
– Да, и больше ничего, – подтвердила Наташа.
– Неправда, неправда, – закричал Пьер. – Я не виноват, что я жив и хочу жить; и вы тоже.
Вдруг Наташа опустила голову на руки и заплакала.
– Что ты, Наташа? – сказала княжна Марья.
– Ничего, ничего. – Она улыбнулась сквозь слезы Пьеру. – Прощайте, пора спать.
Пьер встал и простился.

Княжна Марья и Наташа, как и всегда, сошлись в спальне. Они поговорили о том, что рассказывал Пьер. Княжна Марья не говорила своего мнения о Пьере. Наташа тоже не говорила о нем.
– Ну, прощай, Мари, – сказала Наташа. – Знаешь, я часто боюсь, что мы не говорим о нем (князе Андрее), как будто мы боимся унизить наше чувство, и забываем.
Княжна Марья тяжело вздохнула и этим вздохом признала справедливость слов Наташи; но словами она не согласилась с ней.
– Разве можно забыть? – сказала она.
– Мне так хорошо было нынче рассказать все; и тяжело, и больно, и хорошо. Очень хорошо, – сказала Наташа, – я уверена, что он точно любил его. От этого я рассказала ему… ничего, что я рассказала ему? – вдруг покраснев, спросила она.
– Пьеру? О нет! Какой он прекрасный, – сказала княжна Марья.
– Знаешь, Мари, – вдруг сказала Наташа с шаловливой улыбкой, которой давно не видала княжна Марья на ее лице. – Он сделался какой то чистый, гладкий, свежий; точно из бани, ты понимаешь? – морально из бани. Правда?
– Да, – сказала княжна Марья, – он много выиграл.
– И сюртучок коротенький, и стриженые волосы; точно, ну точно из бани… папа, бывало…
– Я понимаю, что он (князь Андрей) никого так не любил, как его, – сказала княжна Марья.
– Да, и он особенный от него. Говорят, что дружны мужчины, когда совсем особенные. Должно быть, это правда. Правда, он совсем на него не похож ничем?

5. Бездымные взрывчатые компоненты

Пироксилин

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 нашел 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 изобрел бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированном пироксилине, смешанном с эфиром и спиртом, с дальнейшим формированием пороховых элементов и последующей сушкой зерен 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 произвел 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 черном порохе боеприпасы должны были храниться в сухом месте, поэтому их всегда переносили в закрытых упаковках, препятствовавших попаданию влаги.

Порох Vieille 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 свои производные от Poudre B. Первыми были Германия и последовавшая за ней Австрия, которые ввели новое вооружение в 1888 году.

Баллистит

В это время в 1887 году в Великобритании, Альфред Нобель разработал бездымный порох названный баллиститом.

Кордит

Баллистит был модифицирован Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в новый состав, названный кордитом. После этого началась «патентная война» между Нобелем и изобретателями кордита по поводу получения британских патентов.

В 1890-м году в США патент на бездымный порох был получен Максимом Хадсоном.

Эти новые взрывчатые вещества были более стабильными и, значит, более безопасными в обращении, чем Poudre B и, что немаловажно более мощными.

Желатиновый порох

Источник

Иван Платонович Граве профессор Михайловской артиллерийской академии, полковник, в 1916 г. 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 подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши».

Вокруг бездымного пороха

Человек живет поисками.
Роберт Вальзер

Речь пойдет не о тех людях, судьба которых оказалась связанной с применением огнестрельного оружия, а о тех, кто создавал порох и искал новые области его применения.

Древнейшее изобретение

Вначале воздадим должное предшественнику бездымного пороха – его дымному «собрату». Дымный порох (его также называют черным) представляет собой тщательно перемешанную смесь калийной селитры KNO 3 , древесного угля и серы. Главное достоинство пороха состоит в том, что он может гореть без доступа воздуха. Горючие вещества – уголь и сера, а кислород, необходимый для горения, поставляет селитра. Другое важное свойство пороха – он образует при горении большое количество газов. Химическое уравнение горения пороха:

2KNO 3 + S + 3C = K 2 S + 3CO 2 + N 2 .

Первое упоминание о рецепте приготовления горючей смеси из селитры, серы и угля (полученного из бамбуковых опилок) встречается в древнем китайском трактате I в. н. э., в то время порох применяли для изготовления фейерверков. Широкое использование черного пороха как боевого взрывчатого вещества началось в Европе в конце XIII в. Горючие компоненты пороха уголь и сера были вполне доступны. Однако селитра являлась дефицитным продуктом, поскольку единственным источником нитрата калия KNO 3 служила так называемая калиевая или индийская селитра. В Европе природных источников калиевой селитры не было, ее привозили из Индии и использовали только для производства пороха. Поскольку пороха с каждым столетием требовалось все больше, а привозной селитры, к тому же очень дорогой, не хватало, был найден другой ее источник – гуано (от исп. guano ). Это разложившиеся естественным образом остатки помета птиц и летучих мышей, представляющие собой смесь кальциевых, натриевых и аммонийных солей фосфорной, азотной и некоторых органических кислот. Основная сложность в производстве пороха из такого сырья состояла в том, что гуано содержит не калиевую, а преимущественно натриевую селитру NaNO 3 . Ее нельзя использовать для изготовления пороха, поскольку она притягивает влагу, и такой порох быстро отсыревает. Для того чтобы превратить натриевую селитру в калиевую, использовали простую реакцию:

NaNO 3 + KCl = NaCl + KNO 3 .

Каждое из этих соединений растворимо в воде и не выпадает из реакционной смеси в осадок, поэтому полученный водный раствор содержит все четыре соединения. Тем не менее провести разделение возможно, если использовать различную растворимость соединений при повышении температуры. Растворимость NaCl в воде невелика и к тому же очень мало меняется с температурой, а растворимость KNO 3 в кипящей воде почти в 20 раз выше, чем в холодной. Поэтому смешивают насыщенные горячие водные растворы NaNO 3 и KCl, а затем смесь охлаждают, выпавший кристаллический осадок содержит достаточно чистый KNO 3 .

Однако не все проблемы были решены. Большинство составных частей гуано растворимы в воде и легко размываются дождями. Поэтому в Европе скопления гуано можно было найти только в пещерах, где ранее гнездились колонии птиц или летучих мышей. Пещеры, содержавшие скопления гуано, были найдены, например, в предгорьях Крыма, что позволило организовать небольшой пороховой завод на «пещерном сырье» в Севастополе во время англо-франко-русской войны 1854–1855 гг.

Естественно, все европейские запасы были невелики, и их быстро выработали. На выручку пришли громадные запасы гуано вдоль тихоокеанского побережья Южной Америки. Миллионные колонии птиц, питающихся рыбой, – чайки, бакланы, крачки, альбатросы – гнездились на скалистых берегах вдоль побережья Перу, Чили и на прибрежных островах (рис. 1). Поскольку в этом районе почти не бывает дождей, гуано накапливалось на побережье в течение многих веков, образовав в некоторых местах залежи толщиной в десятки метров и протяженностью свыше 100 км. Гуано представляло собой не только источник селитры, но и ценное удобрение, спрос на него постоянно возрастал. В результате в 1856 г. в США был даже принят специальный «Закон об островах гуано» (иногда его называют «Законом о гуано»). Согласно этому закону гуановые острова считались владением США, что содействовало ускоренному захвату таких островов и созданию контроля над источниками ценного ресурса.

Потребность в гуано достигла такого размаха, что в начале XX в. его экспорт составлял миллионы тонн, все разведанные запасы стали быстро истощаться. Возникла проблема, подобные которой химия всегда умела решать, был создан принципиально иной порох, для его изготовления селитра вообще не требовалась.

Все начиналось с полимеров

Человечество очень давно научилось использовать природные полимеры (хлопок, шерсть, шелк, шкуры животных). Формы получаемых изделий – волокна для изготовления тканей или пласты кожи – зависят от исходного материала. Чтобы изменить форму принципиально, необходимо было каким-либо способом химически модифицировать исходный материал. Именно целлюлоза открыла путь к подобным превращениям, что в конечном итоге привело к созданию химии полимеров. Из целлюлозы состоит хлопковая вата, древесина, льняные нити, пеньковые волокна и, естественно, бумага, которую изготавливают из древесины.

Полимерная цепь целлюлозы собрана из циклов, соединенных кислородными перемычками, внешне это напоминает бусы (рис. 2).

Поскольку в составе целлюлозы находится много гидроксильных НО-групп, именно их стали подвергать различным превращениям. Одна из первых удачных реакций – нитрование, т.е. введение нитрогрупп NO 2 действием на целлюлозу азотной кислоты HNO 3 (рис. 3).

Чтобы связать выделяющуюся воду и тем самым ускорить процесс, в реакционную смесь добавляют концентрированную серную кислоту. Если хлопковую вату обработать указанной смесью, а затем отмыть от следов кислот и высушить, то внешне она будет выглядеть точно так же, как исходная, но в отличие от натурального хлопка такая вата легко растворяется в органических растворителях, например в эфире. Это свойство было сразу же использовано, из нитроцеллюлозы стали изготавливать лаки – они образуют великолепную блестящую поверхность, легко поддающуюся полировке (нитролаки). Долгое время нитролаки применяли для покрытия кузовов автомобилей, сейчас их сменили акриловые лаки. Кстати, лак для ногтей тоже делают из нитроцеллюлозы.

Не менее интересно, что из нитроцеллюлозы была изготовлена первая в истории полимерной химии пластмасса. В 1870-е гг. на основе нитроцеллюлозы, смешанной с пластификатором камфорой, был впервые создан термопластик. Такому пластику придавали определенную форму при повышенной температуре и под давлением, а когда вещество остывало, заданная форма сохранялась. Пластик получил название целлулоид , из него стали делать первые фото- и кинопленки, бильярдные шары (заменив тем самым дорогую слоновую кость), а также различные бытовые предметы (расчески, игрушки, оправы для зеркал, очков и др.). Недостатком целлулоида было то, что он легко воспламенялся и очень быстро сгорал, причем остановить горение было почти невозможно. Поэтому целлулоид был постепенно вытеснен другими, менее пожароопасными полимерами. По этой же причине довольно быстро отказались от искусственного шелка из нитроцеллюлозы.

Популярный некогда целлулоид не забыт и сегодня. Известная рок-группа Tequilajazz выпустила альбом с названием «Целлулоид». В альбом вошли некоторые мелодии, написанные для фильмов, а слово «целлулоид» указывает на материал, из которого ранее делали кинопленку. Если бы авторы хотели дать более современное название альбому, то его следовало назвать «Ацетат целлюлозы», поскольку он менее пожароопасен и потому вытеснил целлулоид, а ультрасовременным названием было бы «Полиэфир», который начинает успешно конкурировать с ацетатом целлюлозы при изготовлении кинопленки.

Существуют изделия, где целлулоид применяют до сих пор, он оказался незаменим при изготовлении шариков для настольного тенниса; по мнению гитаристов, наилучший звук дают медиаторы (плектры) из целлулоида. Иллюзионисты используют небольшие палочки из этого материала, чтобы продемонстрировать яркое, быстро исчезающее пламя.

Горючесть нитроцеллюлозы, прервавшая ее «карьеру» в полимерных материалах, открыла широкую дорогу совсем в ином направлении.

Огонь без дыма

Еще в 1840-х гг. исследователи заметили, что при обработке древесины, картона и бумаги азотной кислотой образуются быстро сгорающие материалы, однако наиболее удачный способ получения нитроцеллюлозы был открыт случайно. В 1846 г. швейцарский химик К.Шонбейн во время работы пролил на стол концентрированную азотную кислоту и для ее удаления воспользовался хлопковой тряпкой, которую затем повесил сушиться. После высыхания ткань от поднесенного пламени мгновенно сгорела. Шонбейн более подробно изучил химию этого процесса. Именно он впервые решил добавлять при нитровании хлопка концентрированную серную кислоту. Нитроцеллюлоза горит очень эффектно. Если положить на ладонь клочок «нитрованной» ваты и поджечь, то вата сгорит столь быстро, что рука не ощутит никакого ожога (рис. 4).

Изготовить порох на основе этого горючего материала удалось в 1884 г. французскому инженеру П.Вьелю. Необходимо было создать композицию, легко перерабатываемую, кроме того, требовалось, чтобы она была устойчива при хранении и безопасна в обращении. Растворив нитроцеллюлозу в смеси спирта и эфира, Вьель получил вязкую массу, которая после измельчения и последующего высушивания дала прекрасный порох. По мощности он намного превосходил черный порох, а при горении не давал дыма, поэтому его назвали бездымным. Последнее свойство оказалось очень важным для ведения боевых действий. При использовании бездымного пороха поля сражений не окутывались клубами дыма, что позволяло артиллерии вести прицельный огонь. Отсутствовало также предательское облачко дыма после выстрела, которое прежде выдавало противнику местоположение стрелка. В конце XIX в. все развитые страны начали производить бездымный порох.

Легенды и реальность

Каждый химический продукт проходит сложный путь от лабораторных опытов до промышленного производства. Требовалось создавать различные сорта пороха, одни – пригодные для артиллерии, другие – для винтовочной стрельбы, порох должен быть стабильным по качеству, устойчивым при хранении, а его производство безопасным. Поэтому появилось сразу несколько способов производства пороха.

В организации порохового производства в России заметную роль сыграл Д.И.Менделеев. В 1890 г. он совершил поездку по Германии и Англии, где знакомился с производством пороха. Существует даже легенда, что до этой поездки Менделеев определил состав бездымного пороха, воспользовавшись сведениями о количестве того сырья, которое еженедельно завозили на завод по производству пороха. Можно полагать, что для химика столь высокого класса не составляло никакого труда на основе полученных сведений понять общую схему процесса.

Вернувшись из поездки в Петербург, он начал детально изучать нитрование целлюлозы. До Менделеева многие полагали, что чем сильнее нитрована целлюлоза, тем выше ее взрывчатая сила. Менделеев доказал, что это не так. Оказалось, существует оптимальная степень нитрования, при которой часть углерода, содержащегося в порохе, окисляется не в углекислый СО 2 , а в угарный газ СО. В результате на единицу массы пороха образуется наибольший объем газа, т.е. порох обладает максимальным газообразованием.

В процессе производства нитроцеллюлозы ее тщательно отмывают водой от следов серной и азотной кислот, после чего высушивают от следов влаги. Ранее это делали с помощью потока теплого воздуха. Такой процесс высушивания был малоэффективен и к тому же взрывоопасен. Менделеев предложил высушивать влажную массу, промывая ее спиртом, в котором нитроцеллюлоза нерастворима. Вода при этом надежно удалялась. Этот метод впоследствии был принят во всем мире и стал классическим технологическим приемом при изготовлении бездымного пороха.

В итоге Менделееву удалось создать химически однородный и совершенно безопасный в обращении бездымный порох. Свой порох он назвал пироколлодием – огненным клеем. В 1893 г. были проведены испытания нового пороха при стрельбе из дальнобойных морских орудий, и Менделеев получил поздравительную телеграмму от известного океанографа и замечательного флотоводца вице-адмирала С.О.Макарова.

К сожалению, производство пироколлодийного пороха, несмотря на его явные преимущества, не наладилось в России. Причиной этого было преклонение руководящих чиновников Артиллерийского управления перед всем иностранным и соответственно недоверие к российским разработкам. В результате на Охтинском заводе все производство пороха шло под контролем приглашенного французского специалиста Мессена. Он не считался даже с мнением Менделеева, заметившего недостатки производства, и вел дело строго по своим инструкциям. Зато пироколлодийный порох Менделеева был принят на вооружение в американской армии и производился в огромных количествах на заводах США в период первой мировой войны. Причем американцы умудрились даже взять патент на производство пироколлодийного пороха спустя пять лет после того, как он был создан Менделеевым, но этот факт никак не взволновал российское военное ведомство, свято верившее в преимущества французского пороха.

К началу ХХ в. во всем мире было налажено производство нескольких видов бездымного пороха. Самыми распространенными среди них были пироколлодийный порох Менделеева, кроме того, близкий к нему по составу, но имеющий иную технологию и более короткие сроки хранения пироксилиновый порох Вьеля (о нем было рассказано ранее), а также пороховая смесь, названная кордитом .С производством кордита связана одна необычная история, о которой речь пойдет далее.

Химик-президент

Х.Вейцман
(1874–1952)

С начала ХХ в. военная отрасль промышленности Англии была ориентирована на кордитный порох. В его состав входили нитроцеллюлоза и нитроглицерин. На стадии формования использовался ацетон, который придавал повышенную пластичность смеси. После формования ацетон испарялся. Сложность состояла в том, что к началу первой мировой войны основную массу ацетона Англия импортировала из США морским путем, но в это время на море уже полностью «хозяйничали» немецкие подводные лодки. В Англии возникла острая необходимость производить ацетон самостоятельно. На помощь пришел мало кому известный химик Хаим Вейцман, который незадолго до этого эмигрировал в Англию из села Мотол (под г. Пинском в Белоруссии).

Работая на химическом факультете Манчестерского университета, он опубликовал статью, где описал ферментативное расщепление углеводов. При этом получалась смесь ацетона, этанола и бутанола. Британское военное ведомство пригласило к себе Вейцмана, чтобы выяснить, можно ли с помощью открытого им процесса организовать производство ацетона в количестве, необходимом для военной отрасли промышленности. По мнению Вейцмана, такое производство можно было создать, если решить небольшие технические проблемы. Для отделения ацетона вполне применима простая перегонка благодаря заметной разнице в температурах кипения присутствующих соединений. Однако при организации производства возникла совсем иная сложность. Источником углеводов в процессе Вейцмана было зерно, но собственное производство зерна в Англии полностью потреблялось пищевой отраслью промышленности. Дополнительное зерно приходилось ввозить из США морским путем, в итоге немецкие подводные лодки, угрожавшие импорту ацетона, точно так же угрожали импорту зерна. Казалось, что круг замкнулся, но все же выход из этой ситуации был найден. Хорошим источником углеводов оказались конские каштаны, не имевшие, кстати, никакой пищевой ценности. В результате в Англии была организована массовая кампания по сбору конских каштанов, в ней участвовали все школьники страны.

Ллойд Джордж, бывший премьер-министром Великобритании во времена первой мировой войны, выражая свою признательность Вейцману за его усилия по укреплению военной мощи страны, представил его министру иностранных дел Дэвиду Балфору. Балфор спросил Вейцмана, какую награду он хотел бы получить. Желание Вейцмана оказалось совершенно неожиданным, он предложил создать еврейское государство на территории Палестины – исторической родине евреев, находившейся к тому моменту в течение уже многих лет под контролем Англии. В результате в 1917 г. появилась вошедшая в историю декларация Балфора, в которой Англия выступила с предложением выделить территорию для будущего еврейского государства.

Эта декларация сыграла свою роль, но не сразу, а лишь спустя 31 год. Когда весь мир узнал о зверствах фашистов во время второй мировой войны, необходимость создания такого государства стала очевидной. В итоге в 1948 г. было создано государство Израиль. Хаим Вейцман стал его первым президентом, как человек, впервые предложивший мировому сообществу эту идею. Научно-исследовательский институт в израильском г. Реховоте носит теперь его имя. А начиналось все с производства бездымного пороха.

Возвращение старинной «профессии»

Долгое время использование пороха в военном деле ограничивалось двумя задачами: первая – привести в движение пулю или снаряд, находящийся в стволе орудия, вторая – боевой заряд, расположенный в головке снаряда, должен был взрываться при попадании в цель и производить разрушительное действие. Бездымный порох позволил возродить на новом уровне еще одну, забытую возможность пороха, для которой, собственно говоря, он и был создан в Древнем Китае – запуск фейерверков. Постепенно военная промышленность пришла к мысли использовать бездымный порох как топливо, позволяющее двигать ракету за счет реактивной тяги, образующейся при выбросе газов из сопла ракеты. Первые такие опыты проводились еще в первой половине XIX в., а появление бездымного пороха вывело эти работы на новый уровень – возникла ракетная техника. Вначале создавали твердотопливные ракеты на основе пороховых зарядов, вскоре появились ракеты на жидком топливе – смеси углеводородов с окислителями.

Состав пороха к этому моменту был несколько изменен: в России взамен легколетучих растворителей стали использовать добавку тротила. Новый пироксилино-тротиловый порох (ПТП) горел абсолютно без дыма, с огромным газообразованием и вполне стабильно. Его стали применять в виде прессованных шашек, несколько напоминающих хоккейную шайбу. Интересно, что первые такие шашки были изготовлены на тех самых прессах, которыми пользовался Менделеев во времена своего увлечения пороховым делом.

Одно из первых необычных применений твердотопливных ракет на основе ПТП было предложено в 1930-е гг. – использовать их в качестве ускорителей самолетов. На земле это позволяло резко сократить длину стартового пробега самолетов, а в воздухе обеспечивало кратковременное резкое приращение скорости полета, когда было необходимо догнать противника или уклониться от встречи с ним. Можно себе представить ощущения первых испытателей, когда сбоку от кабины пилота извергался факел бешеного огня.

Отечественное ракетостроение в 1930-е гг. возглавили выдающиеся деятели в области ракетной техники – И.Т.Клейменов, В.П.Глушко, Г.Э.Лангемак и С.П.Королев (будущий создатель космических ракет), работавшие в специально созданном Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ).

Именно в этом институте по идеям Глушко и Лангемака впервые был создан проект многозарядной установки для залповой стрельбы реактивными снарядами, позже эта установка стала известна под легендарным именем «Катюша».

В эти годы уже набирал обороты маховик сталинских репрессий. В 1937 г. по ложному доносу были арестованы и вскоре расстреляны начальник института Клейменов и его заместитель Лангемак, а в 1938 г. арестованы и осуждены Глушко (на 8 лет) и Королев (на 10 лет). Все они позже были реабилитированы, Клейменов и Лангемак посмертно.

В этих драматических событиях неприглядную роль сыграл А.Г.Костиков, работавший в институте рядовым инженером. Он возглавлял экспертную комиссию, которая вынесла решение о вредительской деятельности основного руководящего состава института. Выдающиеся специалисты были арестованы и осуждены как враги народа. В итоге Костиков занял должность главного инженера, затем стал руководителем института и заодно «автором» нового типа вооружения. За это он был щедро награжден в начале войны, несмотря на то, что к созданию «Катюши» не имел никакого отношения.

Признание властью заслуг Костикова в создании нового оружия, а также его старания по выявлению в институте «врагов народа» не спасли его самого от репрессий. В июле 1942 г. руководимый им институт получает от Комитета обороны задание: разработать в течение восьми месяцев истребитель-перехватчик с реактивным двигателем. Задание было исключительно сложным, выполнить его вовремя не удалось (самолет был создан лишь через полгода после истечения указанного срока). В феврале 1943 г. Костиков был арестован, обвинен в шпионаже и вредительстве. Впрочем, дальнейшая его судьба была не столь трагична, как у тех, кого он сам обвинил во вредительстве, спустя год он был освобожден.

Возвращаясь к рассказу о «Катюшах» (рис. 5), напомним, что эффективность нового ракетного оружия удалось показать в самом начале войны. 14 июля 1941 г. первый залп пяти «Катюш» накрыл скопление немецких войск в районе железнодорожной станции Орша. Затем «Катюши» появились на Ленинградском фронте. К концу Великой Отечественной войны на ее фронтах действовало более десяти тысяч «Катюш», выпустивших около 12 миллионов ракетных снарядов разных калибров.

Мирные профессии пороха

Интересно, что порох может спасти жизнь не только в результате использования в огнестрельном оружии для защиты от агрессивного нападения, но и при вполне мирном его применении.

Интенсивное развитие автомобилестроения поставило ряд проблем, в первую очередь безопасность водителя и пассажиров. Наибольшее распространение получили ремни безопасности, которые предохраняют от травм при резких торможениях автомобиля. Однако такие ремни не могут предотвратить удар головой о руль, приборную доску или ветровое стекло и затылком при резком движении тела назад. Наиболее современный способ защиты – надувная подушка безопасности, она представляет собой нейлоновый мешок определенной формы, который в нужный момент заполняется сжатым воздухом из специального баллончика (рис. 6).

Рис. 6.
Испытание подушек безопасности
на манекенах

Подушка имеет небольшие вентиляционные отверстия, через которые газ медленно стравливается после того, как она «сожмет» пассажира. Заполнение подушки газом происходит за 0,05 с, однако этого времени все же недостаточно в тех случаях, когда автомобиль движется со скоростью свыше
120 км/ч. На помощь пришел бездымный порох. Мгновенно сгорающий небольшой пороховой заряд позволяет надуть подушку продуктами сгорания в десять раз быстрее, чем сжатый воздух. Поскольку после надувания подушки происходит медленное стравливание газов, был разработан специальный состав пороха, который при горении не образует таких вредных продуктов, как оксид азота и угарный газ.

Другое мирное применение бездымный порох нашел там, где этого можно было менее всего ожидать, – для борьбы с огнем. Небольшой пороховой заряд, помещенный в огнетушитель, позволяет почти мгновенно «выстрелить» огнегасительной смесью в направлении распространяющегося пламени.

Не забудем также и о том, что до сих пор старинная «профессия» пороха – запуск фейерверков (рис. 7) – создает нам радостное настроение в праздничные дни.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Бездымный порох: неудавшийся опыт "огонь на ладони"

Первым взрывчатым веществом, с которым познакомился человек, был черный (дымный) порох: он был известен еще в Китае, начиная примерно с 10 века н.э. Бытует мнение, что черный порох долгое время служил только праздным развлечением, а для того чтобы он начал применяться в военном деле, потребовались века. На самом деле это не так, китайские военачальники быстро поняли, что порох - это не только развлечение: с его помощью можно изготовить эффективное оружие. Приведем цитату :

В 1044 году император Жэньцзун получил от одного из своих приближенных доклад "Об основах военного дела". В тексте содержались два рецепта изготовления "огненного зелья", пригодного для использования в зажигательных бомбах, которые можно было метать осадными машинами. Третья смесь предназначалась в качестве горючего для отравляющих дымовых бомб. Пропорция селитры во всех трех смесях была низкой, а это означает, что их действие было рассчитано на стремительное горение, а не на взрыв. Это были первые в мире прикладные формулы пороха.

За многие века почти непрерывных войн состав черного пороха сильно менялся, но компоненты оставались те же (калиевая селитра, сера, древесный уголь). Черный порох имел много недостатков, которые сдерживали развитие огнестрельного оружия и военного дела. Например, в эпоху Наполеоновских войн после нескольких залпов ружей и пушек поле боя заволакивало густым дымом, который сильно мешал ведению прицельной стрельбы и управлению армией. - Было просто невозможно что-либо рассмотреть. Армия могла быть на грани разгрома или в нескольких мгновениях от победы, а военачальник, который находился рядом, не мог этого видеть. И в любом случае довести приказы до подчиненных было трудно.

На смену черному пороху пришел бездымный порох. Основой бездымного пороха является нитроцеллюлоза. В наше время к нитроцеллюлозе добавляют несколько процентов нитроглицерина (т.н. двухосновные пороха - они используются в стрелковом оружии). В трехосновные пороха кроме нитроглицерина добавляют нитрогуанидин. Такие пороха используются в артиллерии. Кроме основных компонентов в бездымные пороха вводят различные добавки для улучшения его свойств.

И черный, и бездымный порох способны взрываться, например, черный порох долгое время использовался во взрывном деле, пока его не заменил нитроглицерин и динамит. Пироксилин (полностью нитрованная целлюлоза) некоторое время служил для начинки снарядов. Чтобы порох не горел, а взорвался, его нужно поджечь в закрытом объеме. Другой вариант - поджечь большую массу пороха, насыпанную компактно. Насколько большую - сильно зависит от многих факторов (марки пороха, плотности укладки, размера гранул, формы кучки и т.д.). Помню, мой товарищ поджег спичечный коробок с порохом "Барс", который он извлек из монтажных патронов (- еще и добавил в порох порошок магния) - этого оказалось достаточно, чтобы горение перешло во взрыв. В результате вся футболка была в дырках от горячих частичек.

Однако, основная задача порохов - быстро и равномерно гореть. Именно такого результата и пытаются достичь при их производстве. Для этого подбирают не только специальный химический состав, но изготавливают порох в виде зерен и гранул нужной формы и размера.

Гранулированный черный порох горит насколько быстро, что можно сжечь небольшое количество черного пороха на ладони, не получив ожога (берите не больше грамма, а лучше - меньше). Только перед тем, как пробовать эксперимент на руке, желательно сжечь небольшую кучку черного пороха на бумаге. Качественный порох должен сгореть, не оставив следов ("пропалов" или черных участков). Если бумага не пострадала, то, скорее всего, не пострадает и ваша кожа.

А можно ли провести такой опыт с бездымным порохом? - Ведь основа бездымного пороха - нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлозу в виде нитрованной ваты можно сжечь на ладони, не получив ожога и не почувствовав при этом боли (ну или почти не почувствовав) .

Ответ на этот вопрос я знал заранее - НЕТ. Бездымный порох горит слишком медленно и явно успеет причинить ожоги. Чтобы сделать такой вывод достаточно было посмотреть, как горит "столбик" артиллеристского пороха (наблюдал еще в школе - более двадцати лет назад). Тем не менее, я попробовал. Насыпал на ладонь кучку крупных гранул пороха из патронов от пулемета ДШК и поджег зажигалкой. Боль была такой, что секунды через 2 пламя пришлось погасить (сжав ладонь). На коже остался ожог площадью примерно квадратный сантиметр, заживал он более месяца. После того, как погасло пламя, сначала не чувствовал боли, но позже этот ожог причинил много неприятных ощущений.

__________________________________________________

Время и место изобретения пороха сейчас точно установить невозможно. Считается, что он был изобретен в Китае, и долгое время его использовали только для фейерверков.

Кто и как догадался соединить вместе три основных компонента дымного пороха и поджечь, неизвестно. Некоторые исследователи утверждают, что порох был получен как побочный продукт при изготовлении «пилюли бессмертия» китайскими даосами – представителями религиозно‑мистического течения.

Основные составные части пороха люди знали издревле. Поскольку серой, помимо химического элемента, раньше называли любые горючие вещества, есть основания полагать, что человек давно заметил особенность серы гореть, образовывая при этом дым с сильным запахом. Возможно, это свойство использовалось для уничтожения вредных насекомых в жилищах.

Древесный уголь люди получали, пережигая дрова без доступа воздуха. Он выделял при сгорании намного больше тепла, чем обычная древесина.

Оба вышеназванных компонента не могли гореть без доступа воздуха. Поэтому требовался сильный окислитель, разлагающийся при нагревании с выделением кислорода. Таким ингредиентом стала калийная селитра К2С03. Она была продуктом разложения и гниения органических остатков. Следствием этого стало накопление в почве смесей различных нитратов. Но для выделения из них чистой калийной селитры требовались специальные знания химии и технологии. Считается, что первыми технологию очистки калийной селитры от добавок разработали китайцы.

Итак, родиной дымного пороха считается Китай, где, по сведениям историков, он был известен еще в конце VI – начале VII века.

Но его применение, повторяем, ограничивалось производством «ракет» для фейерверков. Для большего эффекта в порох добавляли другие вещества, не улучшавшие горение, но увеличивавшее искрение, например поваренную соль.

В Византии применялся аналог пороха – греческий огонь. Там вместо угля применялась нефть.

В 670 и 718 годах при помощи греческого огня, так утверждают историки, были уничтожены корабли арабского флота, осаждавшие Константинополь. Возможно, в составе «греческого огня» не содержалось селитры, и, соответственно, он не мог гореть без доступа воздуха.

Из разных описаний (например, «Огненная книга» Марка Грека, 1250 г.) можно сделать вывод, что в состав «греческого огня» входили смола, сера, нефть, масла. Возвратившиеся из неудачного похода на Царьград в 941 г. дружинники князя Игоря рассказывали: «У греков в руках точно молние небесное, которое они пускали трубами и жгли нас: вот почему и не одолели мы их». Вполне вероятно, что «греческий огонь» в то время уже содержал селитру, поскольку смесь, не содержащая окислителя (селитры), не могла бы гореть в трубах.

Первым европейцем, описавшим изготовление пороха примерно в 1250 г., был Роджер Бэкон. Но он зашифровал свою книгу, полностью ее смогли расшифровать только в XIX в. Примерно в то же время Марк Грек описал «гремящие» и «летающие» трубы с пороховой смесью – первые бомбы и ракеты. В 1300 г. во Фрайбурге (Германия) была отлита первая европейская пушка. В этом городе жил монах Бертольд Шварц, составивший в 1388 г. рецепт приготовления пороха высокого качества, чем и обессмертил на века свое имя.

Первый порох применялся в виде порошка – пороховой мякоти (отсюда прах, пыль), получаемой механическим смешением калиевой селитры, угля и серы в соотношении, примерно, 75:15:10. На Руси он долгое время назывался зельем. У него была низкая плотность, что затрудняло заряжание орудий и, особенно, ружей.

Огнестрельное оружие было впервые использовано в 1326 г. в Англии и Флоренции, в 1331 г. – в Германии. На Руси первое боевое применение пушек произошло в 1382 г. при обороне Москвы от орды хана Тохтамыша.

Первые артиллерийские орудия оказывали, в основном, психологическое воздействие на противника, в частности на лошадей, пугавшихся громких взрывов.

Большое влияние порох оказал на методы осады городов. Вместо стенобитных орудий осаждающие с большим успехом стали применять подкопы под крепостные стены – «тихую сапу». Затем под стену подводился мощный пороховой заряд. Взрыв проделывал в ней брешь, в которую врывались атакующие.

В XV в. вместо пороховой мякоти стали применять зернистый порох. Он горел более равномерно, что давало возможность увеличить заряды и повысить исходные скорости снарядов. Пропорции компонентов пороха изменялись в зависимости от калибра оружия.

Вплоть до XIX в. порох оставался единственным взрывчатым веществом. После изобретения в 1831 г. в Англии Бикфордом огнепроводного шнура, дымный порох стал применяться для его изготовления.

В середине XIX в. дымный порох стал широко применяться как бризантное взрывчатое вещество в подводных минах В. С. Якоби и как метательное взрывчатое вещество в боевых ракетах К. И. Константинова.

Но в середине XIX в. появились другие взрывчатые вещества – пироксилин, динамит, нитроглицерин, тротил.

В огнестрельном оружии долгое время воспламенение происходило при помощи трута или искры. В 1799 г. Говардом было изобретено вещество, вызывающее детонацию пороха, – гремучая ртуть. Это позволило увеличить надежность огнестрельного оружия, сделав восгорание пороха независимым от дождя и сильного ветра.

Появление гремучей ртути привело к созданию унитарного патрона, объединяющего снаряд или пулю, гильзу, в которой находился порох, и капсюль, содержавший гремучую ртуть, предназначенный для воспламенения порохового заряда. Это ускорило заряжание оружия и его скорострельность. Одновременно возникла проблема, заключавшаяся в ухудшении видимости и затруднении прицеливания из‑за большой задымленности. Это вызвало потребность в порохе, не выделявшем при горении большое количество дыма.

В 1884 г. француз Вьель изобрел бездымный пироксилиновый пластинчатый порох, получивший название пороха «В».

Первые испытания пироксилинового пороха при стрельбе из ружья Лебеля и 65‑миллиметровыми пушки показали исключительные преимущества нового пороха, по сравнению с дымным. Было установлено, что полученный Вьелем порох не дает при стрельбе дыма, не оставляет нагара в канале ствола, горит параллельными слоями, его сила в три раза превышает дымный порох и позволяет значительно увеличить начальные скорости снарядов при меньшем, по сравнению с дымным порохом, весе заряда. В России пироксилиновый порох, независимо от Вьеля, получил Г. Г. Сухачев в 1887 году.

В 1888 г. шведским инженером Альфредом Нобелем был предложен пироксилино‑нитроглицериновый порох – твердый раствор коллодионного хлопка (коллоксилина) в нитроглицерине. Количество нитроглицерина в порохе Нобеля составляло 40–60 %. Позже в состав этого пороха добавлялись инертные примеси (например камфара) для снижения скорости горения и дифениламин для повышения химической стойкости пороха.

Порох Нобеля под названием «баллистит» был принят на вооружение в Германии и Австрии, под названием «филит» – в Италии.

Баллистит имел существенные преимущества перед пироксилиновым порохом. Он не впитывал при хранении влаги, его изготовление занимало примерно один день, в то время как пироксилиновый порох должен был сушиться неделями и даже месяцами.

Другой тип нитроглицеринового пороха под названием «кордит» был предложен в 1889 г. Абелем и Дюаром в Англии. (Название «кордит» происходит от английского слова cord , что значит «шнур» или «струна».)

При изготовлении этого пороха применялся нерастворимый пироксилин, пластификация которого осуществлялась нитроглицерином и ацетоном в мешателях при обычной температуре. Для повышения химической стойкости и снижения скорости горения добавлялся вазелин. Масса прессовалась через матрицы гидравлического пресса в виде шнуров без канала, которые резались затем на стержни. Ацетон после получения пороха удалялся из него длительной сушкой.

Принципиально способ приготовления кордита не отличается от способа приготовления пироксилинового пороха.

Первый образец кордита в виде струны содержал в своем составе 58 % нитроглицерина, 37 % нерастворимого пироксилина и 5 % вазелина и предназначался для винтовок и малокалиберных орудий. Для снижения степени выгорания каналов крупных орудий был разработан кордит «MD», содержавший 30 % нитроглицерина, 65 %, пироксилина и 5 % вазелина.

Широкие опыты по разработке метода производства пироксилиновых порохов и создание промышленности бездымных порохов были начаты в России в конце 1888 г. под непосредственным руководством начальника мастерской Охтинского завода 3. В. Калачева и при участии С. В. Панпушко, А. В. Сухинского и Н. П. Федорова.

К концу 1889 г. Охтинский завод разработал образец винтовочного пироксилинового пороха в виде пластинок, который при стрельбе из ружья Лебеля дал требуемую начальную скорость при допустимом давлении и значительно меньшем, по сравнению с дымным порохом, весе заряда. Но при дальнейшем испытании из отечественного оружия этот порох оказался неудовлетворительным.

При стрельбе из винтовки Мосина образчик пороха, изготовленный из нерастворимого пироксилина с применением в качестве растворителя ацетона, дал недопустимо высокие давления, достигающие 4000 кг/см 2 , хотя при стрельбе из французского ружья Лебеля этот порох давал вполне удовлетворительные результаты, давление пороховых газов не превышало 2500 кг/см 2 .

Вследствие этого были предприняты изыскания другого образца пороха, который давал бы в этой винтовке начальную скорость 615 м/с при допустимом давлении не выше 2500 кг/см 2 .

Опыты по приготовлению такого пороха были поручены С. А. Броунсу, тот в середине 1890 г. предложил образец пороха, где в качестве растворителя применялась смесь ацетона и эфира. Для уменьшения скорости горения пороха в состав пороховой массы было введено 2 % касторового масла. Порох на ацетоноэфирном растворителе имел большую механическую прочность и при стрельбе из винтовки Мосина давал вполне удовлетворительные баллистические результаты как по величине начальных скоростей и давлений, так и по однообразию действия отдельных зарядов. В том же 1890 г. 3. В. Калачевым на Охтинском заводе были приготовлены образцы пороха из смесевого пироксилина на спиртоэфирном растворителе, которые отвечали полностью предъявляемым к нему требованиям.

Работы с порохом на ацетоноэфирном растворителе, как более дорогом и менее доступном для массового применения, были прекращены.

С начала 1890‑х годов Д. И. Менделеев и его сотрудники вели работы по синтезу пироколлодия и разработке на его основе бездымного пороха.

В 1892 г. были получены образцы пироколлодийного пороха и произведена ими стрельба из морских орудий. По заключению специалистов, производивших испытания, пироколлодийный порох оказался первым бездымным порохом из всех ранее испытанных, который не показал каких‑либо неожиданностей. Порох Д. И. Менделеева сразу же вызвал доверие к себе, поскольку все теоретические предположения о его свойствах были подтверждены опытными данными, полученными стрельбой из дальнобойных морских орудий.

В июне 1893 г. в России была произведена стрельба пироколлодийным порохом из 12‑дюймового орудия, и инспектор морской артиллерии адмирал С. О. Макаров поздравил Д. И. Менделеева с блестящим успехом.

После того как пироколлодийный порох выдержал испытания при стрельбе из морских орудий всех калибров, Д. И. Менделеев считал задачу по разработке бездымного пороха выполненной и больше не возвращался к исследованиям в области порохов.

Пироколлодийный порох Д. И. Менделеева был принят на вооружение американского военно‑морского флота в 1897 г., а в армии – в 1899 г. Он производился в громадных количествах на заводах США в период Первой мировой войны и после нее до замены его беспламенными негигроскопическими порохами. В России же этот порох не использовался.

В 1893 г. профессор Монро в Америке взял патент на изготовление пороха из нерастворимого пироксилина, пластифицированного нитробензолом. После приготовления пороха нитробензол удалялся из него обработкой в горячей воде, а порох при этом «затвердевал», становился более плотным. Такой порох был назван индюритом (от английского induration – затвердевание).

Индюрит вследствие ряда недостатков не нашел широкого применения и вскоре был снят с производства.

Впоследствии все они получили название бездымного пороха коллоидного типа.

В России и Франции были приняты на вооружение пироксилиновые порохи, в Соединенных Штатах Америки – пироколлодийные, в Германии и Италии – баллиститные, в Англии – кордитные. Необходимо заметить, что общие принципы производства нитроцеллюлозного пороха и качественный его состав не претерпели существенных изменений. Вместе с тем современные вещества имеют значительные отличия от своих предков по составу, форме и методам производства. За прошедшее время с момента появления нитроцеллюлозного пороха возникало много проблем в порохопроизводстве, которые постепенно разрешались в научных лабораториях и на заводах.

В 30‑е годы XX в. в СССР был создан баллиститный порох для реактивных снарядов, применявшихся в реактивных системах залпового огня («катюшах»). В конце 40‑х годов был разработан смесевый порох для ракетных двигателей.

В настоящее время различают два вида пороха: нитроцеллюлозный (бездымный) и смесевый (в том числе дымный). Порох, применяемый в ракетных двигателях, называется твердым ракетным топливом. Основу нитроцеллюлозных порохов составляют нитроцеллюлоза и растворитель. Помимо основных компонентов они содержат присадки.

По составу и типу растворителя они делятся на пироксилиновые, баллиститные и кордитные.

Пироксилиновый применяется в стрелковом оружии и в артиллерии. В зависимости от присадок и назначения, помимо обычных пироксилиновых, имеются специальные порохи: пламегасящие, малогигроскопичные, малоградиентные (с малой зависимостью скорости горения от температуры заряда), малоэрозионные (с пониженным разгарно‑эрозионным воздействием на канал ствола), флегматизированные (с пониженной скоростью горения поверхностных слоев), пористые и другие.

Баллиститные делятся на ракетные (для зарядов к ракетным двигателям и газогенераторам), артиллерийские (для метательных зарядов к артиллерийским орудиям) и минометные (для метательных зарядов к минометам). По сравнению с пироксилиновыми, баллиститные порохи отличаются меньшей гигроскопичностью, быстротой изготовления (6–8 часов), возможностью получения крупных зарядов (до 1 метра в диаметре), высокой физической стойкостью и стабильностью баллистических характеристик. Недостатком баллиститного пороха является взрывоопасность в производстве, обусловленная наличием в их составе нитроглицерина, очень чувствительного к внешним воздействиям.

Кордитные порохи содержат высокоазотный пироксилин, для растворения которого требуется кроме нитроглицерина добавка летучих растворителей (спиртоэфирная смесь, ацетон). Их преимущество – большая мощность, однако они вызывают повышенный разгар (нагрев) стволов.

Твердые ракетные топлива содержат примерно 60–70 % перхлората аммония (окислитель), 15–20 % полимерного связующего (горючее), 10–20 % порошкообразного алюминия и различных присадок. Они обладают рядом преимуществ перед баллиститными порохами: более высокая удельная тяга, меньшая зависимость скорости горения от давления и температуры, большой диапазон регулирования скорости горения при помощи различных присадок. Благодаря их высоким эластичным свойствам можно изготовлять заряды жесткоскрепленными со стенкой двигателя, что повышает коэффициент наполнения топливом двигательной установки.

Современный дымный порох изготовляется в виде зерен неправильной формы. Роль окислителя выполняет калиевая селитра, а основного горючего – древесный уголь. Сера является цементирующим веществом, понижающим гигроскопичность пороха, облегчающим его воспламенение. Существуют следующие сорта дымного пороха: шнуровой (для огнепроводных шнуров), ружейный (для воспламенителей к зарядам из нитроцеллюлозных порохов и смесевых твердых топлив, а также для вышибных зарядов в зажигательных и осветительных снарядах), крупнозернистый (для воспламенителей), медленногорящий (для усилителей и замедлителей в трубках и взрывателях), минный (для взрывных работ), охотничий.