- Дымный порох
-
Ды́мный по́рох (также чёрный порох[1]) — исторически первое и наиболее простое по химическому составу метательное взрывчатое вещество (ВВ), состоящее в основном из трёх компонентов — селитры, древесного угля и серы. Изобретён, по-видимому, в Китае в Средневековье. На протяжении около 500 лет, до середины XIX века, был практически единственным доступным человечеству взрывчатым веществом. К 1890-м годам оказался почти полностью вытеснен из военной сферы более совершенными ВВ; в частности, как метательное вещество уступил место различным видам бездымного пороха. Тем не менее, дымный порох продолжает применяться и в настоящее время, хотя сфера его использования достаточно узка. Прежде всего, он употребляется в пиротехнике, реже — как вышибной заряд в некоторых видах боеприпасов и иногда в дистанционных трубках. Он также нередко используется стрелками-любителями и охотниками при ручном снаряжении патронов[1][2][3].
К явным недостаткам дымного пороха при использовании в военном деле относится его весьма малая мощность в сравнении с бездымным порохом (не говоря уже о бризантных ВВ). Кроме того, как следует из названия, при сгорании он образует плотное облако дыма, демаскирующее стрелка или позицию орудия и мешающее видеть цель. Достоинствами его являются чрезвычайно длительный срок хранения, в меньшей степени — слабая чувствительность к изменениям температуры воздуха, сравнительная безопасность для оружия при стрельбе, простота и дешевизна производства[1][2][3][4].
Содержание
История дымного пороха
Считается установленным, что порох был изобретён в Китае, где в виде селитро-серо-угольной смеси был известен уже около Х века[1]. Широко известное произведение Ф. Энгельса «Артиллерия», написанное им для американской Новой энциклопедии, содержало такие строки[5][6]:
В Китае и Индии почва изобилует природной селитрой, и вполне естественно, что местное население рано ознакомилось с её свойствами... Мы не имеем сведений, когда именно стала известна особая смесь селитры, серы и древесного угля, взрывчатые свойства которой придали ей такое огромное значение... У китайцев и индийцев селитру и пиротехнические средства заимствовали арабы. Сначала дымный порох использовали для увеселительных целей — устройства потешных огней и подобия ракет, и лишь позднее как вещество, пригодное для военных целей. Так к 1259 году относится описание китайцами одного из первых образцов оружия, использовавшего порох, — «копья яростного огня»[4]. От арабов, живших в Испании, знакомство с выработкой и употреблением пороха в течение XIV века распространилось на всю Европу. В Европе, согласно легенде, изобретателем пороха считается немецкий монах Бертольд Шварц, но очевидно, порох был известен и до него. Так, ещё английский философ и исследователь Роджер Бэкон (ок. 1214 — ок. 1292) писал об известном ему взрывчатом селитро-серо-угольном составе[6]. Свыше пяти столетий дымный порох был во всём мире единственным метательным и взрывчатым веществом, применявшимся как в артиллерийских орудиях и разрывных снарядах, так и в ракетах.
Первоначально порох представлял собой механическую смесь селитры, угля и серы в виде очень мелкого порошка. Сгорание его было плохо предсказуемым, мелкодисперсный порох вдобавок был небезопасен, поскольку часто приводил к повреждению или разрыву оружейных стволов. Мощность его также оставляла желать много лучшего. Вопрос увеличения мощности пороха был решён, видимо, случайно во время решения другой задачи — снижения гигроскопичности этого вещества. Существовавший в XIV — XV веках пылевидный порох очень быстро подмокал по причине чрезвычайной гигроскопичности селитры и большой площади соприкосновения пороховых частиц с воздухом. Эти проблемы были в значительной степени решены в начале XVI века, когда порох стали делать гранулированным. Селитро-серо-угольный порошок, смешивая с водой, превращали в пасту, которую затем сушили в виде комков и по мере необходимости размалывали на зёрна[7][5]. Это не только повысило безопасность пороха, но и упростило процесс заряжания. Выяснилось также, что гранулы взрываются почти в два раза мощнее, чем пылевидный порох такой же массы. К тому же гранулированный порох, в отличие от мелкодисперсного, не требовал для эффективного воспламенения дополнительного пустого пространства в казённой части ствола — для этого было достаточно зазоров между гранулами. В результате мощность оружия была значительно повышена[7]. В дальнейшем методика грануляции была усовершенствована, пороховую массу стали подвергать прессованию при высоком давлении, а после размола неровные кусочки подвергались полировке, что позволяло получить твёрдые блестящие гранулы[8].
Состав и изготовление
Чёрный порох состоит обычно из трёх компонентов — селитры, угля и серы. При сгорании пороха селитра даёт кислород для сжигания угля; сера — цементирует угольно-селитряную смесь. Кроме того, обладая более низкой температурой воспламенения, чем уголь, сера ускоряет процесс воспламенения пороха[9].
Обычно для изготовления пороха берётся калиевая селитра (нитрат калия), как менее гигроскопичная по сравнению с другими селитрами (например, натриевой). Селитра должна отличаться высокой степенью чистоты — 99,8 %; примесь натриевой селитры по советским нормативам 1920-х годов допускалась не выше 0,03 %. Соединений хлора при расчете на хлорид натрия допускалось также не более 0,03 %;[10].
Древесный уголь для пороха получают путём обжига не смолистых пород дерева (ольха, и особенно крушина); применение смолистой древесины негативно сказывается на свойствах пороха. Качество древесины и степень обжига угля в значительной степени определяют качество пороха. Чем ниже степень обжига угля, тем меньше скорость его горения, что не всегда отрицательный фактор. Содержание углерода в угле должно быть 75 — 80 %; известно, что при снижении количества угля в порохе скорость его горения возрастает, но с увеличением процента углерода в угле — уменьшается. В охотничьих сортах чёрного пороха содержание селитры иногда немного увеличивали, например, французский и немецкий охотничьи пороха содержали 78 % селитры, 10 % серы и 12 % угля. В «минных» сортах (для производства взрывных работ), наоборот, содержалось больше серы и угля; например, в России применялась смесь из 66,6 % селитры, 16,7 % серы и 16,7 % угля[9]. Порох, использовавшийся в примитивных ракетах XIX века, давал более высокие показатели импульса при повышенном содержании селитры. И наоборот, при снижении количества селитры в порохе показатели снижались[11]. В целом, с увеличением количества селитры в порохе возрастает и скорость его горения, но до определённого предела — не выше 80 %[12].
Что касается серы, то для изготовления пороха применяется сера только кристаллической формы с температурой плавления 114,5°С[12][3]. По упомянутым нормативам в ней не должно было содержаться соединений кальция, магния и нерастворимых в воде веществ — песка, металла, дерева и т. п[10].
С 1650 года и до настоящего времени «классический» дымный порох с некоторыми отклонениями имеет следующий состав (по весу): 75 % калиевой селитры, 15 % угля, 10 % серы. Исторически состав пороха претерпевал изменения[9]:
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Селитра Уголь Сера Англия, 1250 41,2 29,4 29,4 Франция, 1338 50 25 25 Германия, 1595 52,2 26,1 21,7 Франция, 1650 75,6 13,6 10,8 Англия, 1781 75 15 10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Во второй половине XIX века и позже различались три основных разновидности военного дымного пороха — чёрный, бурый и шоколадный, в зависимости от степени обжига угля, входившего в состав пороха[13]. Бурый порох также имел пониженное до 5 % содержание серы; баллистические показатели бурого и шоколадного пороха заметно превосходили таковые для обычного чёрного[14]. Известен дымный порох, вовсе не содержавший серы, бессерный[12].
Изготовление дымного пороха — процесс чисто механический, не включающий осуществление химических реакций[10]. Технологический процесс производства дымного пороха окончательно сформировался в конце XIX века. Стадии в основном стали следующими[15]:
- Измельчение компонентов (селитры, серы и угля) в металлических бочках с жерновами сферической формы;
- Приготовления тройной смеси путем смешения компонентов;
- Уплотнение смеси и её прессование в виде «лепёшки» (с 1874 года — методом «горячего прессования», при температуре 100—105° С);
- Размалывание полученной пороховой «лепёшки» на зерна требуемого размера;
- Отсеивание пыли, полировка зёрен и их сортировка;
- Перемешивание и фасовка пороха.
Этот процесс сохраняется принципиально неизменным по настоящее время, за исключением применяемых в инструментах материалов.
Свойства
Внешний вид и физические свойства
Современный дымный порох для стрелкового оружия представляет собой мелкий порошок (размер зёрен охотничьего пороха — в основном не крупнее 1,25 мм[16]), цвет которого колеблется от сине-чёрного до серо-чёрного (отсюда обиходное название «чёрный порох»). Качественный порох имеет твердые, блестящие зерна, форма которых обычно неправильная, угловатая, хотя лучшие сорта охотничьего пороха могли иметь округлую форму зёрен[10]. Дымный порох для стрелкового оружия сортируется по размеру зёрен, причем более мелкий считается лучшим, обеспечивая более быстрое сгорание заряда[1][3].
Плотность дымного пороха может изменяться в пределах 1,6 — 1,93 г/куб. см. Гравиметрическая плотность — 0,8 — 1 кг/л[3][12]. Артиллерийский дымный порох, применявшийся в прошлом, имел зёрна значительно более крупного размера, достигавшие нескольких мм. В середине XIX века бурый и шоколадный порох для наиболее мощных орудий стал изготовляться с зёрнами призматической или кубической формы с размером граней до 1 см, причем для придания зёрнам «прогрессивной» формы (обеспечивающей при сгорании постоянную или увеличивающуюся относительную площадь поверхности зерна) они часто были перфорированными. Его применение позволило заметно повысить начальную скорость снарядов[15].
Советские специалисты 1930-х годов давали исчерпывающее описание свойств дымного пороха[17]:
Процессы при сгорании дымного пороха
При сгорании чёрный порох дает густой и плотный бело-сизый дым. Небольшое количество пороха при поджигании дает вспышку яркого пламени с дымом, но горение большого количества дымного пороха переходит во взрыв. В среднем лишь 40 % его массы превращаются в газообразные вещества и участвуют в выбрасывании снаряда. Остальные 60 % так и остаются твёрдыми частицами, образующими при выстреле густое облако дыма и оседающими в стволе оружия в виде нагара[18]. Во время одного из опытов, проведённых американскими специалистами, при сгорании 82 гранов дымного пороха образовалось 42 грана твёрдых остатков[14]. Газы, образующиеся при сгорании, примерно в 280 раз превышают по объёму количество сгоревшего пороха. Температура вспышки дымного пороха — около 300°С, что выше, чем у многих бризантных веществ. Химические процессы, происходящие при горении чёрного пороха, весьма сложны, так что что реакцию его разложения в полном виде практически невозможно представить одной формулой. Тем не менее, очень приблизительно его горение происходит в следующем виде[17]:
Количество азота в пороховых газах достигает трети. Кроме того, образуется угарный газ. Твёрдые остатки, помимо сульфида калия, — это, прежде всего, карбонат калия, сульфат калия и чистый углерод в виде сажи[14].
Дымный порох способен создать максимальное давление в стволе не более 600 кг/см2. При этом начальная скорость полета пули или снаряда при использовании дымного пороха практически не может превысить 500 м/с, а в гладкоствольных охотничьих ружьях она ещё меньше — не выше 350 м/с[3]. При выстреле обычно не весь порох успевает сгорать в стволе даже при хорошем снаряжении патрона. Поэтому стрелковое оружие, рассчитанное на стрельбу дымным порохом, как правило имеет более длинный ствол, чтобы обеспечить максимальную сгораемость заряда[14]. Характер горения дымного пороха значительно зависит от плотности заряжания, то есть от степени прессовки заряда[13].
Достоинства и недостатки
Одной из наиболее заметных отрицательных черт дымного пороха является выделение при сгорании большого количества дыма, которое демаскировало орудие или стрелка и сильно затрудняло наблюдение за целью. Даже в современных условиях, при использовании дымного пороха на охоте, он не всегда удобен — в случае выстрела в тихую и влажную погоду или в зарослях дым может полностью скрыть цель[3]. В отношении своей чувствительности к удару и трению дымный порох принадлежит к числу наиболее безопасных в обращении взрывчатых веществ, однако это его свойство нельзя переоценивать. Во время опытов падение на порох металлического шара весом в 10 кг с высоты более 45 см вызывало взрыв, хотя при меньших значениях высоты и веса шара взрыв не происходил[17]. Удар пули в массу дымного пороха со скоростью выше 500 м/с обычно также вызывает взрыв[12]. Дымный порох — одно из наиболее чувствительных к огню взрывчатых веществ. С одной стороны это повышает требования безопасности при обращении с ним, поскольку он может вспыхнуть даже от малейшей искры, образующейся при случайном ударе двух металлических предметов. С другой стороны, такое свойство облегчает его воспламенение в боеприпасах[13].
Дымный порох при выстреле значительно безопаснее бездымного — даже, если патрон по какой-то причине содержит двойное количество дымного пороха, стрельба им не приведёт к разрыву ствола оружия (что часто случается при превышении установленной навески бездымного пороха). Соответственно, при ручном снаряжении патронов дымный порох не требует точной навески с применением аптекарских весов, достаточно использования объёмной мерки[16]. Определённую опасность, однако, представляет возможное наличие в заряде пороховой пыли, которая может привести к взрывному горению пороха[2]. К недостаткам дымного пороха следует отнести также громкий звук выстрела и повышенную отдачу[3].
Возможно, важнейшее достоинство дымного пороха — долговечность при хранении. При соблюдении надлежащих условий (полная изоляция от влажности, хранение при постоянной невысокой температуре) он может сохранять свои свойства практически неограниченное время, в отличие от бездымных порохов, срок хранения которых не превышает нескольких лет[3].
Дымный порох весьма гигроскопичен. Он способен впитывать влагу из воздуха со скоростью 1 % в сутки. Когда его влажность превысит 3 %, он становится непригоден к использованию, поскольку воспламеняется с трудом; при влажности около 15 % он совершенно теряет способность к воспламенению[2][1]. Будучи подмоченным, дымный порох навсегда теряет свои свойства. При высушивании они не восстанавливаются, поскольку из подмоченного пороха выщелачивается селитра. Наличие в массе пороха комков слипшихся зёрен обычно служит признаком того, что порох был подмочен[3]. Тем не менее, незначительное содержание влаги в порохе является нормой и обычно составляет 0,7 — 1 %[12].
Сильная зависимость горения дымного пороха от давления окружающего воздуха затрудняет его применение в зенитных боеприпасах, взрывающихся на высоте с давлением значительно ниже нормального атмосферного. При опытах выяснилось, что при давлении около 450 мм рт. ст. начинается частичное затухание горящего дымного пороха в дистанционных трубках (гаснет порох примерно в 20 — 30 % трубок), а при давлениях ниже 350 мм все трубки затухают. Скорость горения дымного пороха, запрессованного в дистанционные трубки, при сжигании на воздухе — 8—10 мм/с[12]. Но при этом дымный порох практически нечувствителен, в отличие от бездымного, к изменениям температуры воздуха[3].
Применение
Дымный порох был исторически первым взрывчатым веществом и оставался единственным ВВ, использовавшимся и для метания снарядов, и как бризантное вещество. Такое положение сохранялось до изобретения иных ВВ в середине XIX века. С появлением бездымных порохов чёрный порох оказался быстро вытеснен ими и как метательное вещество. В 1890-е годы новые образцы стрелкового оружия и артиллерии армий передовых в военном отношении государств стали производиться в расчёте на использование только бездымного пороха. В Российской империи бездымный порох был утверждён как стандартный для 3-линейных винтовок образца 1891 года и орудий полевой, горной, крепостной, осадной и береговой артиллерии приказом по артиллерии от 6 февраля 1895 года[19].
Однако из военной сферы дымный порох не был исключён полностью. Он нашел применение как метательное вещество в различных видах реактивного оружия — например, вышибной заряд немецкого ручного гранатомёта «Панцерфауст» образца 1942 года состоял из ружейного дымного пороха[20]. Точно так же чёрный порох использовался в первых советских гранатомётах РПГ-1 (не пошедшем в серийное производство) и РПГ-2, который находился на вооружении не только СССР, но и других стран[21]. 5-граммовый заряд дымного пороха используется, например, в болгарской противопехотной выпрыгивающей мине ПСМ-1 и служит для её выбрасывания из грунта[22].
Пороховые элементы, изготовленные из дымного пороха и имеющие плотность 1,65 г/куб.см и ниже, горят незакономерно, то есть не параллельными слоями. Но если порох уплотнён до 1,8 г/куб. см и выше, он горит параллельными слоями и очень удобен, благодаря высокой чувствительности к лучу пламени, для использования во взрывателях для передачи огня основному заряду ВВ, в дистанционных трубках и т. д. Благоприятным фактором является и сравнительно малое количество выделяемых при его сгорании газов, что позволяет использовать его в замкнутых трубках без опасности их разрыва. Дымный порох может использоваться также в капсюльных втулках артиллерийских патронов для усиления инициирующего луча пламени[13].
В настоящее время в гражданской сфере дымный порох применяется в пиротехнике, при изготовлении огнепроводных шнуров и при некоторых видах взрывных работ по добыче дорогого камня[23]. Он до сих пор не утратил значение для стрелков-любителей и охотников, иногда снаряжающих патроны дымным порохом[1].
Дымный порох в истории и культуре
Во всех без исключения произведениях, написанных до появления бездымных порохов, в случае, если речь идёт о порохе, имеется в виду дымный порох. При описаниях сражений часто указывается на плотные облака дыма, застилавшие поле боя. Некоторые авторы классических произведений придавали описанию пороха особое значение. Так, Жюль Верн в романе «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут» (1865 год) уделил дискуссии о порохе заметное место[24]:
Для заряда своей колумбиады, — продолжал майор, — Родмен употреблял крупный порох с зёрнами величиной в каштан; входивший в его состав уголь приготовлялся из древесины ивы, которую пережигали в чугунных котлах. Этот порох твёрд на ощупь, блестящ, не оставляет никакого следа на руке, содержит значительное количество водорода и кислорода, воспламеняется мгновенно и, несмотря на свою разрушительную силу, почти что не засоряет орудие. Дымный порох обладает резким солоноватым вкусом, благодаря чему его иногда использовали вместо соли. Это отмечено в романе Л. Н. Толстого «Война и мир»[25].
Лошадиное мясо было вкусно и питательно, селитренный букет пороха, употребляемого вместо соли, был даже приятен. Однако известно, что употребление пороха в пищу нередко вызывало отравления. Существует мнение, что предубеждение европейских народов в отношении поедания конины связано с тем, что солдаты наполеоновской армии при отступлении из Москвы, посыпали порохом вместо соли мясо павших лошадей. Это приводило к частым случаям интоксикации[26].
Интересен способ употребления пороха, рекомендованный главным героем повести Н. В. Гоголя «Тарас Бульба». Тарас советовал, в случае лёгкого ранения, во избежание лихорадки «размешать заряд пороху в чарке сивухи» и выпить[27].
В мировую историю вошло немало случаев, когда детонация дымного пороха, или её попытка оказывали важное воздействие на общественную жизнь. Хорошо известен знаменитый пороховой заговор 1605 года в Лондоне, когда заговорщики неудачно попытались уничтожить британский Парламент вместе с королём Яковом I, заложив под Вестминстерский дворец 80 бочонков пороха.
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Русская охота. Энциклопедия.. — М.: «Большая Российская энциклопедия»; «Согласие», 1998. — С. 220. — 344 с. — 30 000 экз. — ISBN 5-85270-159-9
- ↑ 1 2 3 4 Справочник охотника. — М.: «Колос», 1964. — С. 75. — 399 с. — 250 000 экз.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Дымный порох. Питерский охотник. Проверено 04 декабря 2012.
- ↑ 1 2 Порох. VIPtrophy.com. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 Дымный порох. История ракетной техники. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 Ф. Энгельс Статьи Фридриха Энгельса по военной истории. Артиллерия.. Библиотека хроноса. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ 1 2 Геворг Мирзаян Вспышка, пламя и ужасный звук. Эксперт. — «Эксперт» №29 (667), 27 июля 2009 года. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ И. Н. Григорьев Черный порох, ч.4. Химия и химики. — №4, 2011. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 3 И. Н. Григорьев Черный порох, ч.1. Химия и химики. — №4, 2011. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 3 4 Дымный порох. — Статья из Технической энциклопедии, 1927—34 гг.. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Дымный порох. История ракетной техники. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Классификация порохов. Пороха — механические смеси. Основные требования к порохам и классификация порохов.. Стрелковый клуб — pistoletchik.ru. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ 1 2 3 4 Горст А. Г. Пороха и взрывчатые вещества. Пиротехническая химия. — Горст А. Г. Пороха и взрывчатые вещества — М., Оборонгиз, 1949. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ 1 2 3 4 Randy Wakeman Blackpowder to Pyrodex and Beyond (англ.). Chuck Hawks (2003). Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ 1 2 Краткая история развития порохов. warinform.ru. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ 1 2 Дымный порох. Калининградский охотничий клуб. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ 1 2 3 И. Н. Григорьев Черный порох, ч.5. Химия и химики. — №4, 2011. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ Порох. rus-oxota.ru. Проверено 30 ноября 2012.
- ↑ Развитие конструкций орудий и боеприпасов. Энциклопедия артиллерии. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Фаустпатрон (Faustpatrone) - РПГ «Panzerfaust». Soldier Weapons — огнестрельное оружие. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Отечественные противотанковые гранатометы. Soldier Weapons — огнестрельное оружие. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Противопехотная мина ПСМ-1. Сапер. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Дымный порох. Большая Советская энциклопедия. Проверено 04 декабря 2012.
- ↑ Верн, Жюль С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут. lib.ru. — Пер. с французского: Марко Вовчок. Изд: Ж.Верн. Собр. соч. в 6 т. Т.1, «Современный писатель», М., 1993. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Л. Н. Толстой Война и мир. magister.msk.ru. — Т. 4, часть 3. Проверено 05 декабря 2012.
- ↑ Наполеон отступал по калужской земле. КП—Калуга. Проверено 06 декабря 2012.
- ↑ Н. В. Гоголь Тарас Бульба. klassika.ru. Проверено 05 декабря 2012.
Ссылки
Статья является кандидатом в хорошие статьи с 5 декабря 2012. Возможно, требуется доработка статьи. Категории:- Пороходелие
- История технологий
- Составные части патрона
- Источники огня
-
Wikimedia Foundation. 2010.