Бездымный порох

Охотничий бездымный порох «Сокол» (Россия)

Бездымный порох

Бездымный порох (англ. Smokeless powder) или нитропорох (англ. nitro powder) — групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, которые не дают дыма в момент выстрела, 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

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 покинувщие 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 давлении в стволе постоянным, при увеличении в нём свободного пространства из-за движения пули/снаряда вперёд.

Быстрогорящие пистолетные порохи 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

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 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

В 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille) изобрёл бездымный порох, названный Poudre B, который был основан на желатинизированном пироксилине, смешанном с эфиром и спиртом, 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 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 (Maxim Hudson).

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 (ГАУ) подтверждает его авторство в разработке пороха и снарядов для «Катюши».

Применение

В наши дни порохи, основанные только на нитроцеллюлозе, известны как одноосновные, а кордитоподобные известны как двухосновные. Также был разработан трёхосновный кордит, обычно использовавшийся в больших пушках морских боевых кораблей, но нашедший своё применение и в танковых войсках.

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 огнестрельном оружии. Они настолько общеприняты, что большинство случаев использования слова «порох» относится именно к бездымному пороху, в частности, когда речь идёт о малоразмерном вооружении.

Нестабильность и стабилизация

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

Формула взрывчатого вещества может содержать 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
  • Дибутилфталат
  • Polyester adipate (Полиэфир адипат?)
  • Dinitrotoluene (токсичен, канцероген, устаревший)
• Вяжущие вещества, поддерживающие форму гранул
  • Канифоль
  • Этилацетат
• Стабилизаторы, предотвращают или тормозят самораспад
  • Дифениламин
  • 2-Нитродифениламин
  • 4-нитродифениламин
  • N-нитрозодифениламин
  • N-methyl-p-nitroaniline
• Decoppering (удаляющие медь) добавки, препятствующие нарастанию медных остатков на стволах оружия
  • Олово и соединения, то есть Оксид олова
  • Висмут и соединения, то есть Оксид висмута, bismuth subcarbonate, нитрат висмута, bismuth antimonide; предпочитают соединения висмута, так как медь растворяется в расплавленном висмуте, образуя хрупкий и легко удаляемый сплав
  • Свинец — фольга и соединения. Не используются из-за токсичности
• Уменьшители вспышки — уменьшить яркость вспышки из ствола при выстреле
  • Нитрат калия
  • Сульфат калия (оба обладают недостатком — увеличивают количество выделяемого дыма)
• Добавки, умешьшающие износ ствола USA 16"/50 (40.6 cm) Mark 7
  • Воск
  • Тальк
  • Оксид титана
  • Полиуретановые пакеты на пороховых порциях в больших орудиях
• Другие добавки
  • Графит — смазка покрывающая гранулы с целью предотвратить их слипание и самовозгорание от искр статического электричества.
  • Карбонат кальция, нейтрализующий 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. USA smokeless powder manufacturer’s Material Safety Data Sheet

См. также

• Дымный порох
• Баллистит
• Кордит
• Огнестрельное оружие
• Нитроцеллюлоза

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.