Пороха

Способность горения порохов без использования окислителей извне связана с содержанием в их составе одновременно горючего и окислителя (например, нитроэфиры, соединения, содержащие, кроме кислорода, атомы галогенов). По своей природе пороха являются взрывчатыми веществами (ВВ) и относятся к классу метательных ВВ, способных к устойчивому горению без перехода во взрыв или детонацию.

Существуют пороха: ракетные, баллиститные, артиллерийские, минометные; для стрелкового оружия, торпедных мин, управляемых бомб; плазменные для магнитогидродинамических генераторов, образцов оборонной техники; для народного хозяйства: интенсификация нефтедобычи, охота (охотничий порох) и др. Пороха используют в виде зарядов, состоящих из элементов различных размеров и геометрических форм (пластина, зерно и трубка с одним или несколькими каналами, одно- и многоканальная шашки и т. п.).

Масса заряда порохов колеблется от нескольких граммов (в стрелковом оружии) до килограммов (в артиллерийском орудии) и десятков тонн (в ракетных двигателях межконтинентальных ракет).

Скорость газообразования при горении порохового заряда пропорциональна скорости горения и величине горящей поверхности, которая определяется формой пороховых элементов. При уменьшении горящей поверхности скорость газообразования уменьшается (дегрессивное горение), при увеличении – увеличивается (прогрессивное горение). Скорость горения пороха зависит от состава, давления и начальной температуры заряда; время горения заряда определяется скоростью горения и наименьшим размером зерна или шашки (толщина горящего свода).

Основные энергетические характеристики порохов – удельная теплота сгорания (Q) и удельное количество газообразных продуктов горения (V0), приведенное к нормальным условиям. Работоспособность порохов, используемых в артиллерии и стрелковом оружии, оценивают его силой (f) и потенциалом (p). Энергетика ракетных порохов характеризуется величиной единичного импульса (Jед. – тяга двигателя при сгорании в нем 1 кг пороха в с). Чем больше Q и V0, тем больше значение f, p, Jед..

В зависимости от состава и способа изготовления пороха делят на 3 типа: на основе нитратов целлюлозы – бездымные пороха (пироксилиновые, баллиститные, кордитные, сферические и без пластификатора); на основе синтетических полимеров и окислителей – смесевые пороха, или смесевые твердые ракетные топлива (СТРТ); механические смеси – дымный порох.

Впервые в огнестрельном оружии был использован дымный порох, изобретенный, предположительно, во II в. в Китае. В Европе, в том числе в России, его начали применять в XIV в.; в течение 500 лет он был единственным ВВ, использовавшимся в военном деле и народном хозяйстве.

Пироксилиновый порох впервые был получен во Франции П.Вьелем в 1884 г., баллиститный порох предложен в Швеции А.Нобелем в 1888 г., образец бездымного пороха получен в России З.В.Калачёвым в 1889 г. Заряды из баллиститных порохов для ракетных снарядов впервые разработаны в СССР в 1930-х гг. и применялись в период Великой Отечественной войны (гвардейские минометы «катюша»). Смесевые пороха нового состава и заряды из них для реактивных двигателей были созданы во второй половине 1940-х гг. сначала в США, а затем и в других странах.

В писцовых книгах Казани первое упоминание о порохе относится к 1566–1568 гг., уже тогда в городе была пороховая мельница. Сохранились архивные документы с «наказом» Петра I казанскому воеводе содействовать «усилению производства пороха» и делать его «многое число».

В период правления Екатерины II был построен Казанский пороховой завод (1786–1788). В 1892 г. Д.И.Менделеевым разработана технология пироколлодиевого пороха и изготовлена его первая партия на химическом заводе в деревне Бондюга (ныне город Менделеевск).

Открытие в 1930 г. при Казанском химико-технологическом институте кафедры технологии пороха и создание в 1941 г. при Казанском заводе имени В.И.Ленина Особого технического бюро №40, преобразованного в отраслевой научно-исследовательский институт (см. Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов), способствовали развитию научно-исследовательской деятельности в области пороходелия.

Сформированы научные направления по химии и технологии нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив, физико-химии нитратов целлюлозы, спецполимерам и композициям. Исследованы процессы воспламенения и горения различных классов порохов и твердых топлив, баллистика ствольных систем; разработаны теоретические основы переработки порохов, технологии термостойких порохов для применения в нефтедобывающей промышленности и оборонной технике, а также технологии и аппаратурное оформление пироксилиновых и сферических порохов.

Значительный вклад в развитие науки и технологии пороходелия внесли ученые Казанского химико-технологического института (Л.И.Захаров, К.И.Синаев, А.Е.Коршунов и др.), Научно-исследовательского института химических продуктов (Г.Л.Штукатор, А.В.Рябов, В.И.Гиндич, М.А.Бельдер, М.С.Горохов, А.С.Ермошкин и др.), руководители Казанского порохового завода (А.В.Грязнов, С.Г.Богатырёв, Ю.М.Байгильдин, Ф.Ф.Газизов). Научные разработки внедрены в производство на предприятиях РТ и РФ.

Взрывчатые вещества и пороха. Москва, 1955.

Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. Москва, 1962.

Энергетические и баллистические свойства порохов и твердых ракетных топлив. Казань, 1995.

Автор – А.В.Косточко