Порох

Порох принадлежит к таким взрывчатым телам, которые могут быть применяемы для метания пуль и снарядов из ружей и орудий. Начало применения пороха для этой цели относится ко 2-ой половине XIII века. В течение 6 веков употреблялся только черный порох, дымный, в половине же XIX века был введен бездымный порох. В настоящее время черный порох употребляется почти только для охотничьих патронов, в военном же деле он почти вытеснен бездымным. Черный порох представляет смесь из угля (С), калийной селитры (KNО₃) и серы (S). Относительные количества этих тел колеблются, хотя в узких пределах.

Для военных сортов принят состав (%):

Охотничий порох (французский и немецкий) содержит 78% селитры, 10% серы и 12% угля. В минных же сортах (для производства взрывных работ) в России применяется смесь: 66,6% селитры, 16,7% серы и 16,7% угля. Шоколадный порох (призматический) имеет состав: 78% селитры, 19% угля и 3% серы. Существуют сорта и совсем почти без серы. Метательное действие пороха основано на том, что при горении его развиваются газы. Реакция разложения пороха для состава 2KNО₃ + S + 3C (что подходит к военному пороху) может быть только приблизительно выражена уравнением:

20KNО₃ + 10S + 30С = 6К₂СО₃ + K₂SО₄ + 3K₂S₃ + 14СО₂ + 10CO + 10N₂

20KNО₃ + 10S + 30С = углекислый калий + сернокислый калий + сернистый калий + угольный ангидрит + окись углерода + азот

Первые три тела, помещенные в правой части уравнения, представляют твердые тела, выбрасываемые в виде дыма, а следующие — газы. Реакции, происходящие при горении пороха, настолько сложны, что их невозможно представить в одном уравнении. Между твердыми продуктами, кроме вышеуказанных, являются: серноватистокислый калий, углекислый аммоний, неразложившиеся: селитра, уголь и сера. В состав пороховых газов входят: углекислый газ, окись углерода, сероводород, иногда болотный газ и кислород, причем относительное количество всех этих газов не всегда одно и то же: оно зависит от быстроты горения и давления, под которым оно совершается; так, при увеличении последнего количество угольного ангидрида увеличивается, а окиси углерода — уменьшается. При горении 1 г пороха образуется около 0,57 г твердых продуктов и 0,43 г газообразных. Объем образующихся газов, измеренный при 0° и 760 мм давления, достигает 280 куб. см на 1 г пороха, то есть превышает более, чем в 400 раз объем взятого вещества. Давление газов в пространстве, наполненном порохом, достигает 6 400 атмосфер, а температура горения 2 200°С.

Для приготовления черного пороха сперва его составные части измельчают, затем тщательно смешивают. После смешения следует прессование полученного состава с помощью гидравлического пресса или плющильных вальков. Вследствие прессования получается плотная масса, способная сгорать постепенно параллельными концентрическими слоями, не пропуская пламени внутрь зерен даже при больших давлениях. Прежде прессование доводилось до удельного веса 1,60, позднее до 1,75, а в шоколадном порохе даже до 1,88. Прессованные лепешки затем превращают в разные окончательные формы пороха, приспособленные к орудиям различной величины. Размеры этих форм в виде зерен могут изменяться от 0,25 мм (для ружья) до 50 мм (для пушек), и чем крупнее зерна, тем правильнее они должны быть, более же мелкие зерна могут быть неправильной и угловатой формы. Крупные, правильно образованные формы, представляющие 6-гранные призмы, снабжаются 7-ю продольными каналами, размеры коих выбраны так, чтобы величина горящей поверхности оставалась почти постоянной, и через то количество газов, образующихся в единицу времени, увеличивалось по мере возрастания давления, что необходимо для успешного его действия.

Почти все виды бездымного пороха состоят из нитроклетчатки, или пироксилина (см.), более или менее желатинированной. Для этой цели измельченную нитроклетчатку сперва смешивают с различными растворителями, например, ацетоном, уксуснокислым эфиром и т.п. После того как эта смесь в течение некоторого времени перемешивалась, ее пропускают между вальцами, причем неоднородная масса превращается в однородные прозрачные тонкие пластинки. Когда эти пластинки выходят из вальцов, они могут быть легко разрезаны на длинные полосы, а последние на квадратные листочки. При этих операциях растворитель испаряется, следы же его удаляются при осторожной сушке при более повышенной температуре. Состав бездымных порохов различен в разных странах, но почти во всех главной составной частью является нитроклетчатка: например, 97,5% нитроклетчатки, 0,5% углекислого кальция, 0,5% ацетона и 1,5% влаги. В состав некоторых входит также нитроглицерин (см.). Нитроглицериновые порохи появились с 1889 года в Германии и Австрии в виде баллистита (в виде длинных прямоугольных призм или кубов), в Италии под названием филита (в виде струн). В баллистите Нобеля около 49% нитроглицерина и 50% пироксилина (нитроклетчатки), а в кордите (английском военном порохе) 65% пироксилина, 30% нитроглицерина и 5% вазелина, в филлите — 59% колодионного хлопка, 40% нитроглицерина и 1% дифениламита. Зажженный на воздухе бездымный порох (в небольших массах) сгорает без взрыва, сильные удары, а также трение может вызвать взрыв. Процесс трения бездымных порохов точно так же не может быть выражен простым уравнением, так как состав и относительное количество продуктов горения зависит от давления и т.п. условий. По исследованиям Виелля и Соерро, при сгорании под обыкновенным давлением 1 кг пироксилина состава С₂₄Н₂₉N₁₁О₄₂ выделилось 565 литров газов, состоящих на 100 частей по объему: 24,7% окиси азота (NO), 41,9% окиси углерода, 18,4% угольного ангидрида, 7,9% водорода, 5,8% азота и 1,3% метана. Но при сгорании под большими давлениями увеличивается количество углекислоты и водорода. Объем же выделяемых газов превышает 700 литров (измеренных при 0° и 760 мм давления) на 1 кг пироксилина. В общем, эти результаты подтвердились опытами над пироксилиновым порохом Охтенского порохового завода. Горение нитроглицериновых порохов является более полным, чем пироксилиновых.

Общий объем газов у нитроглицеринового пороха меньше (810-890 литров), чем для пироксилиновых (910-970 литров), и в нитроглицериновом порохе пропорции углекислоты по объему почти одинаковы с пропорцией окиси углерода, причем содержание последней значительно меньше (33-35%), чем в пироксилиновых порохах (45-48%), а количество углекислоты и воды значительно больше, нежели в пироксилиновых порохах. Таким образом, хотя газы нитроглицериновых порохов тоже ядовиты и горючи, но в меньшей степени, чем газы пироксилиновых порохов. Реакция разложения баллистита, по опытам Научно-Технической лаборатории морского ведомства (П. П. Рубцов), может быть выражена следующим уравнением:

С₂₄Н₃₁N₉О₃₈ + 4,6С₃Н₅(NО₃)₃ = 27Н₂О + 14,6СО₂ + 23,2СО + 11,4N₂

По своим свойствам и внешнему виду различные сорта бездымного пороха очень разнообразны: пластинчатый порох имеет вид маленьких квадратных пластинок 1-2 миллиметра в стороне и 0,2-0,4 мм толщиной, темного или же серебристо-серого цвета, удельный вес от 1,5-1,6; кордит, в виде тонкого шнура в 1 мм диаметром и 40-50 мм длиной и мягкого настолько, что его можно разрезать ногтем. Порох, предназначенный для тяжелых снарядов, имеет вид толстых палочек в 1,5 метра длиной. Порох, в состав коего входит только пироксилин, нечувствителен к воде; на него можно действовать кипящей водой, и он не теряет своих взрывных свойств. Нитроглицериновые пороха легко изменяются от действия воды, которая извлекает с поверхностных слоев нитроглицерин.

К малодымным порохам относятся такие виды пороха, которые представляют смеси пироксилина с селитрами. Примером их могут служить: английский sporting powder (окрашенный в розовый цвет аурином), французский poudro de chasse руrolifiée и другие сорта так называемого белого пороха. Пропорции смешения во французских образцах: 65% пироксилина, 29% баритовой селитры и 6% калийной селитры, иногда примешивают около 1% вазелина. Эти виды пороха для военных целей непригодны и могли быть приспособлены только к ручному ружью. К малодымным же видам пороха принадлежат: 1) пикриновый порох Дезиньоля, состав сортов коего:

2) Порох Брюжера, состав коего приблизительно отвечает формуле С₆Н₂(NО₂)₃NH₄О + 2KNО₃, то есть 54% пикриновокислого аммония и 46% селитры. 3) Порох Фоншеня, приготовляемый смешением равных частей пикриновокислого калия ж бертолетовой соли, назначавшийся изобретателем для снаряжения разрывных бомб, и 4) пикриновоаммиачный порох, отвечающий по составу формуле: С₆Н₂(NО₂)₃NH₄О + 8NН₄NО₃ (азотнокислый аммоний), испытывавшийся у нас в России для снаряжения подводных мин и разрывных снарядов. Бездымный порох сравнительно с дымным представляет следующие выгоды: 1) он действует в 2 или 3 раза сильнее, так как теплота сгорания его больше, а объем развиваемых при этом газов в 3 раза превышает таковой для дымного пороха; 2) большая равномерность действия вследствие большей равномерности пороховой массы; 3) большая нечувствительность по отношению к влажности и сырой погоде и т.п. Невыгодные же стороны бездымного пороха: 1) более дорогая стоимость: в два или три раза против дымного пороха; 2) более быстрое изнашивание орудий при его употреблении; 3) его разлагаемость при повышении температуры. Замена черного пороха бездымным повела ко многим реформам в конструкции снарядов. Она позволила в 5-6 раз увеличить число выстрелов в минуту, в 3-4 раза увеличить скорость снаряда и т.д. В 1884 году 1 г черного пороха развивал работу, равную 50 килограммометров, а в 1905 году для 1 г бездымного пороха она достигла 123 килограммометров.

И. Каблуков.