Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Октябрь » 15 » Баллиститные пороха. Появление и первые шаги ч. 1.
22:35
Баллиститные пороха. Появление и первые шаги ч. 1.

    Мы достаточно обширный материал посвятили нитроглицерину, его химии и технологическим тонкостям, так же, мы успели познакомиться с нитратами целлюлозы. Смешение этих двух интереснейших компонентов привело к весьма любопытным результатам.

    Впервые баллиститные пороха предложил и запатентовал А. Нобель в 1888 г. Ранее пороха на основе пироксилинов и малолетучих пластификаторов (в первую очередь, камфары и ароматических нитропроизводных) предложили англичане Рейд и Джонсон в 1882 г., но, они не получили признания и не нашли средств для реализации данной идеи. Первым бездымным порохом, содержащим нитроглицерин, стал кардит, запатентованный Абелем за два года до Нобеля.

    Для того, что бы понять значение этих открытий и дух эпохи, стоит вспомнить, как обстояло дело в артиллерии и стрелковом оружии во второй половине 19-го века.

   После изобретения в 1822 году капсюльного воспламенителя для огнестрельного оружия, появились предпосылки для дальнейшего совершенствования стрелковых и артиллерийских систем. Массовое внедрение оружия под унитарный патрон в 1840-е годы и перевооружение армии нарезными системами открывали широкие горизонты возможностей. Но, прогресс затормаживали свойства дымного пороха: зерна крошились в стволе, давая нестабильное горение, высокая зольность (порядка 40-55%) снижала эффективность, низкая калорийность ограничивала мощность. Кроме того, дымный порох притягивает влагу и образует дым и нагар, засоряющий ствол и замок оружия. Появление автоматического оружия, как и улучшение баллистических характеристик, были невозможны.

   Выход, казалось бы, был найден французам Вьелем в 1870-х годы. Постепенно пироксилиновый порох завоевал популярность в стрелковом оружии. Артиллерия так же, “распробовала” новое МВВ. Но, как всегда, не все было идеально, новый порох отличался малой стойкостью при хранении, позволял производить пороховые элементы с тонким горящим сводом (стенкой). Технология производства была очень пожароопасной.

    Первым стабилизатором химической стойкости, нашедшим массовое применение, стала камфара – классический пластификатор для нитратов целлюлозы. Изобретателей вначале привлекла возможность использовать камфару и аналогичные ей терпены для пластификации целлюлозы, что бы можно было формовать горячим прессованием пороховые элементы больших размеров и любой формы. Как многие знают, пироксилиновые пороха формуют из пироксилиново-коллоксилиновой смеси, пропластифицированной этиловым спиртом и диэтиловым эфиром. После формования производят подвяливание пороховых элементов и вымачивание основной массы спирта в воде. Остатки летучих растворителей удаляют сушкой в течение нескольких часов, иногда и дней. Процесс огнеопасен и достаточно длителен. Наиболее проблематичная стадия – сушка.

   При высыхании происходит некоторая усадка полимера (все используемые в промышленности ВВ нитраты целлюлозы – высокомолекулярные соединения) за счет удаления пластификатора. Процесс протекает неравномерно в поверхностных слоях и в глубине пороховых элементов. Это вызывает коробление, и даже растрескивание пороховых зерен. На практике можно производить по классической технологии лишь пороховые элементы с толщиной стенки не более 1-2 мм. Для артиллерии этого явно мало. Особенно, если речь заходит об осадной, тяжелой и корабельной артиллерии (в те времена это: калибр более 120 мм и длина ствола более 30 калибров).

    Для формования пороховых элементов с большей толщиной стенки требовалось использование или смеси из пластификаторов, из которых некоторые отличаются заметной, а остальные крайне малой летучестью. Или можно использовать один, но, мало летучий пластификатор, который при хранении практически не будет уходить из полимера.

    Первый вариант в чистом виде и предложили Рейд и Джонсон, второй вариант впервые выдвинул Нобель. Промежуточным решением является кардит Абеля. Абель использовал смесь из примерно 1 части НГЦ и 1-3 частей ацетона (по объему). После пластификации нитроцеллюлозы этой смесью, массу формуют в пороховые элементы и медленно сушат. Ацетон улетает, а НГЦ остается в качестве остаточного пластификатора. Эта технология позволяет формовать пороховые элементы с толщиной стенки до 4-5 мм. Кардит был распространен в Великобритании и США вплоть до середины прошлого века. Баллистит нашел признание в Германии, Франции, Бельгии, Италии, скандинавских странах и России. Япония и Италия использовали оба типа порохов.

   Классический баллистит представляет собой смесь НГЦ с коллоксилином в примерном соотношении 38:62. Для стабилизации Нобель предложил вносить 0,5-1% соды. К данной рецептуре он пришел, экспериментируя с гремучим желатином, прародителем классического динамита. Как мы уже упоминали, “гремучий желатин” представляет собой смесь из 4-7% коллоксилина и НГЦ. Он отличается большей вязкостью и меньшей чувствительностью к механическим воздействиям, чем чистый НГЦ. Обладая при этом, на 2-4% большей взрывчатой силой (БВВ), чем эти два вещества, сработавшие по отдельности.

    Повысив содержание коллоксилина, Нобель получил более плотную массу, которая при небольшом нагревании размягчалась и ей, как воску, можно было придать любую форму. Идея формовать из данного состава пороховые элементы пришла после испытания данной массы на восприимчивость к детонации и механическим воздействиям, а так же, скорости горения. Состав горел стабильно, обладал высокой механической прочностью (как скажет наш современник: “обладает свойствами куска жесткого пластика-термопласта”) и был практически не восприимчив к детонации даже динамитной шашки.

   В научных кругах вначале эту новость восприняли с некоторым недоверием, ведь, и НГЦ и пироксилин использовали как сильнейшие БВВ и оба отличались “скверным характером” при хранении и в плане обращения. Столь высокая стабильность и малая восприимчивость к внешним воздействиям объясняется образование плотного пластификата. Пироксилин обладает взрывчатыми свойствами из-за высокого содержания нитратных группировок и сильного внутреннего трения в массе сухого волокнистого пироксилина. Восприимчивость к трению и детонации для НГЦ объясняется его агрегатным состоянием и гидродинамическими процессами в жидких средах. При смешении, эти соединения “мешают” друг другу проявлять взрывчатые свойства. НГЦ пластифицирует и флегматизирует (корректнее сказать, “смазывает”) ММ коллоксилина, а коллоксилин выступает в роли полимерной матрицы, “сковывающей” кинетические процессы между молекулами НГЦ.

    Забегая вперед, стоит сказать, что от достаточно сильного детонатора можно вызвать детонацию практически любого баллистита. Но, навеска БВВ в этом случае измеряется килограммами и даже десятками кг.

    На этом мы пока закончим наше знакомство с историей открытия и внедрения баллиститов.

Категория: Энергонасыщенные соединения | Просмотров: 1588 | Добавил: Chemadm | Теги: ракетное топливо, пороховые заряды, история ВВ, МВВ | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]