Дымный и бездымный порох: отличия и характеристики

Известно, что перевод слова «порох» имеет значение «пыль», а изобретен он был не одну сотню лет назад.

Точное время изобретения пороха до сих пор неизвестно. Однако еще со школьной скамьи многие помнят, что дымный порох появился еще до нашей эры в Китае. Алхимики из Поднебесной интересовались многими вопросами, в том числе такими материалами для работы как уголь и селитра. Путем экспериментов они получили смесь из серы, селитры и угля, которая сгорала при 300°С.

Порох изобрели китайцы?

Китайский фейверк

Если вы попробуете найти точную дату изобретения пороха, то у вас вряд ли что-то выйдет. Некоторые источники говорят о том, что порох был известен древним индийцам ещё за полторы тысячи лет до нашей эры, кто-то говорит о том, что порох был известен китайцам ещё в начале первого столетия нашей эры. Многие историки сходятся на том, что всё-таки первыми порох изобрели китайцы. Правда использовали они его не для военных целей. Селитра применялась в лечебном деле. Её смешивали с другими веществами (например, мёдом) и поджигали, получая «целебный» дым. Также китайцы использовали порох в качестве развлечения на праздниках. Всем известные фейерверки появились впервые именно в Китае, а потом уже распространились в Европе. Китайцы заполняли кусок бамбука порохом и поджигали, направляя палочку в небо. Также существуют упоминания пороха в качестве оружия — это были бомбы «пи ли хо цю» (в переводе с китайского «огневой шар со звуком грома»). Их укладывали в катапульты и метали во врага.

Бомбы китайцев

Но китайцы и арабы так и не смогли догадаться использовать силу газа, чтобы пускать снаряды. Это сделали первыми именно европейцы. Везде можно встретить одну легенду, будто Бертольд Шварц случайно молол смесь пороха в ступе, а случайная искра попав туда, произвела взрыв в келье монаха. Правда нет достоверных сведений о Шварце, но всё-таки именно монахи первыми точно описали порох, а именно великий изобретатель Средневековья — Роджер Бэкон. Он точно запишет рецепт пороха, но не осмелится показать его дальше монашеского ордена, потому что считалось, что столь опасные вещи стоит прятать от глаз необразованных людей.

Всё же, тайна пороха вскоре была раскрыта и впервые применена в качестве оружия.

Смесевые сорта

Дымные сорта изготавливают в соответствии со строгими технологическими нормами. В разных странах пропорции компонентов могут отличаться. Черный порох принято подразделять на зернистые вещества и пудру. В состав дымных сортов входят нитрат калия, сера, древесный уголь. Нитрат калия выступает в качестве окислителя, благодаря чему улучшается горение. Древесный уголь — горючий компонент, а сера — добавочный (усиливает горение).

Зернистые сорта производят в виде зерен неправильной формы. Технологический процесс включает 5 этапов (помимо сушки и фасовки):

• перемалывание в пудру;
• создание смеси;
• прессование до дискообразного состояния;
• гранулирование;
• полировка.

Эффективность сгорания дымного пороха определяется прежде всего тонкостью помола компонентов, качеством их смешивания и формой зерен.

Существует классификация по размеру зерен:

• крупные (0,75–1,25 мм в диаметре);
• средние (0,6–0,75);
• мелкие (0,4–0,6);
• очень мелкие (0,25–0,4).

Черный порох применяют не только в охотничьих, но и некоторых других целях. Разница между ними в химическом составе.

В настоящее время производят такие сорта:

• шнуровой (для огнепроводных шнуров);
• ружейный (необходим в качестве воспламенителя для бездымных сортов);
• медленногорящий дымный (усиливает или замедляет процесс во взрывателях и трубках);
• крупнозернистый дымный (для воспламенителей);
• минный (взрывное дело);
• спортивный;
• охотничий.

Для целей охоты оптимальный состав содержит компоненты в следующих пропорциях:

• калиевая селитра — 76 %;
• уголь — 15 %;
• сера — 9 %.

Температура плавления дымного пороха — 300 градусов по Цельсию. Воспламеняется вещество в результате воздействия искры или пламени. В связи с этим материал относится к опасным в обращении. Хранение черного пороха допускается в герметичной упаковке, отдельно от других видов взрывчатых веществ. Дымный порох гигроскопичен и при определенном уровне влажности (свыше 2 %) плохо воспламеняется. Особенность дымных сортов в том, что они ускоряют развитие коррозийных процессов в стволах оружия. Причем ржавление значительно интенсивнее, чем в случае с нитроцеллюлозными материалами. Связана эта особенность с наличием серы и сернистой кислоты в побочных продуктах сгорания.

Основное применение дымных сортов на сегодняшний день — фейерверки. В огнестрельном оружии и взрывчатых боеприпасах черный порох применялся до конца XIX века.

Качество дымного пороха определяется следующими параметрами:

1. Цвет — черный или коричневатый. Никаких посторонних расцветок быть не должно.
2. Зерна без белесоватого оттенка.
3. Зерна не должны крошиться на песчинки при сдавливании. Нормальная реакция на механическое воздействие — раскалывание на несколько частей.
4. При пересыпании вещество не должно скомкиваться или оставлять пыльный след.

В случае несоответствия указанным параметрам использование дымного пороха не допускается. Худшее, что может случиться, — разрыв оружейного ствола при стрельбе.

Алюминиевый порох

Данное вещество — разновидность дымного пороха, включает небольшие частички нитрата калия или натрия (в качестве окисляющего компонента), алюминиевой пудры (горючее) и серы. Для алюминиевого пороха характерны высокая температура и скорость горения и значительное выделение света. Используется во взрывотехнике и флеш-составах (применяют для вспышек). Алюминиевый порох почти не подвержен воздействию влаги, не собирается в комки, однако сильно мажется.

Порох как оружие

26 августа 1346 года. После многомесячных боёв за французскую корону английский король Эдуард III со своей утомлённой армией вышел к деревне Креси на севере Франции. В течение целого тысячелетия на полях сражений господствовали конники. Англичан было мало, но их воодушевляла вера в собственное оружие — длинные луки. Сражаясь долгие годы с шотландцами и валийцами, Эдуард по достоинству оценил качество этого мощного оружия. На рассвете английские войны начали укреплять свои позиции при Креси, ямы должны были стать ловушками для французской кавалерии. На подступах к боевым порядкам в землю вбивали колья, которые могли пронзить лошадь. Однако в первую очередь англичане возлагали надежды на свой главный козырь — длинный лук. Высотою с человеческий рост он был изготовлен из тиса, чтобы натянуть тетиву нужно было приложить усилие в 45 килограмм, а стрелы поражали противника до 200 метров. Натянуть тетиву лука была сложнее, чем тетиву арбалета, но стрельба из него велась гораздо быстрее. Пока английские лучники готовились встретить врага, на поле битвы прибывает Эдуард вместе с рыцарями, однако теперь английской коннице предстояло сражаться в пешем бою. Эдуард приказал рыцарям спешиться и занять позицию среди лучников, образовав построение в форме клина, получившая название борозда. «Англия и Святой Георгий! Англия и Святой Георгий!» — скандировали солдаты.

Французы не сомневались в победе, ведь их войско втрое превосходило англичан. Английским лукам они противопоставили мощные арбалеты. Французский король Филипп привёл с собой 6 тысяч генуэзских наёмников. Вооружённые арбалетами они спустились с холма и двинулись к боевым порядкам англичан.

Современный историк Джефри Бэйкер так описывает эту битву:

Французы устремились на англичан первыми. Арбалетчики шли на них под звуки труб, литавр и пронзительный вой, который оглашал округу громоподобным криком.

Однако стрелы арбалетчиков не долетали до англичан. Англичане стояли вне досягаемости генуэзских арбалетов. Тогда как стрелы длинных английских луков вполне доставали до арбалетчиков. Лучники сделали шаг вперёд и стали выпускать стрелы с такой скоростью, что они сыпались словно снег. Бросая своё оружие, генуэзцы обратились в бегство. Это зрелище так возмутило французского короля, что он приказал своим рыцарям атаковать врага в конном строю. Рыцари устремились вперёд сквозь расстроенные ряды отступающих арбалетчиков. Земля на поле сражения размокла после недавнего дождя. Вскоре боевые порядки французов превратились в бесформенную и перепачканную грязью кучу людей в тяжёлом снаряжении и лошадей, осыпаемых градом стрел англичан. Французы пришли в замешательство, и лишь немногие охваченные яростным порывом рыцари сумели приблизиться к англичанам вплотную. Здесь их уже ждали топоры, копья и мечи англичан. Очень много французов погибло, не получив ни одной раны, их просто задавили в толпе. После 16 бесплодных атак французы отступили, потерпев сокрушительное поражение. Англичане сохраняли боевой порядок вплоть до следующего утра.

Рибальда

На рассвете послы Эдуарда обнаружили 542 тела французских дворян и рыцарей, также 20 тысяч погибших солдат и лошадей. Англичане же потеряли 2 рыцарей и 18 пехотинцев. Победа англичан при Креси ошеломила Европу. Их тактика, в основе которой лежала мощь длинных луков стали полной неожиданностью для европейцев. Для пехотинцев наступала новая эра, конникам была суждено появляться на полях сражений ещё несколько столетий, но решать исход битвы будут уже не они. Эпоха рыцарской кавалерии подошла к концу, однако на поле битве в Креси был слышен звук не только английских, Эдуард выставил на позицию несколько бомбард. Это были небольшие примитивные пушки, которые стреляли камнями. Бомбарды были неточным оружием и главным образом лишь пугали французских лошадей своим грохотом. Однако именно их канонада возвестила о начале революции, которая навсегда должна была изменить мир, а также способ ведения войны — появления пороха.

В дальнейшем порох в военном деле начинает применяться всё чаще и уже как новая технология возвращается на восток. К примеру, крайне успешно новым видом вооружения сумел воспользоваться османский султан Мехмед II «Завоеватель». Он использовал технологию, предложенную ему Урбаном, венгерским инженером.

Турецкая пушка, изготовленная по той же технологии

Мехмед разработал план осады города. Он установил пушку напротив главных ворот города. 12 апреля 1453 года она наконец «заговорила». Мощные стены, которые защищали христианство в течение столетий, рухнули за несколько недель. Эта сверхпушка Мехмеда сумела изменить ход истории, однако такое орудие оказалось не слишком удобным для ведения осады. Для его перевозки требовалось 60 быков и 200 человек, чтобы зарядить оружие на позиции, уходило не менее часа. Отдача была столь велика, что новый выстрел можно было провести лишь через 3 часа после предыдущего.

Дальнейшее развитие этой технологии в военном приводит к появлению огромного числа ружей, пушек, мортир и прочего вооружения. Но данный вид пороха был ещё недостаточно совершенен для военных целей по многим причинам. Одна из основных причин — это выделение большого количества дыма, которое при стрельбе обозначало позицию стрелка, но при этом мешало вести прицельный огонь. Во-вторых, дымный порох является крайне чувствительным к возгоранию. Описывается множество случаев, когда бочки с порохом взрывались прямо на складах из-за разного рода мелочей (маленькая искра или просто удар металлическим предметом). Всё это и многое другое заставило думать в сторону того, как сделать порох бездымным.

Нитроцеллюлозные сорта

На сегодняшний день самое широкое распространение получили бездымные разновидности пороха. Производятся они на основе нитроцеллюлозы. Для бездымных сортов характерны высокий коэффициент полезного дыма и отсутствие задымления, что улучшает возможности стрелка по поражению целей.

Нитроцеллюлозный порох используют не только в стрелковом оружии, но и при создании взрывчатых веществ, пиротехнических изделий. Также бездымные составы применяют в качестве детонаторов для подрыва взрывчатых материалов.

Нитроцеллюлозные составы принято подразделять на несколько видов, исходя из используемых компонентов и типа пластификатора:

1. Пироксилиновые.
2. Баллиститные.
3. Кордитные.
4. Твердое ракетное топливо.

Пироксилиновые составы

Компонентами пироксилинового пороха являются пироксилин (91–96 %), летучие вещества (1,3–5 %), стабилизатор (1–1,5 %), флегматизатор (2 %) и небольшое количество графита (до 0,3 %). Пироксилиновый порох производится в виде пластин, колец, лент, трубочек, зерен. Основное применение пироксилиновых составов — артиллерийское или стрелковое.

Минусы пироксилинового пороха:

• маленькая энергия выделяемых продуктов сгорания;
• технические сложности с созданием зарядов значительного диаметра для ракетных двигателей.

Пироксилиновый порох делится на несколько видов, в зависимости от его предназначения:

• пламегасящий;
• малогигроскопичный (устойчивый к влажности);
• малоградиентный (небольшая зависимость скорости сгорания от температуры заряда);
• малоэрозионный (низкое коррозийное воздействие на ствол оружия);
• флегматизированный (уменьшенная скорость сгорания поверхностных слоев);
• пористый.

В ходе изготовления пироксилиновых составов происходят: пластификация материала, прессование полученной массы и финальная нарезка для придания готовым элементам нужной формы. Растворитель удаляют в несколько этапов. Это трудоемкий процесс, ведет к удорожанию производства.

Баллиститные составы

Включают нитроцеллюлозу и неудаляемый пластификатор, в связи с чем этот вида пороха называют двухосновным. В качестве пластификатора могут использоваться разные компоненты, в том числе нитроглицериновая или дигликолевая основа. Состав включает коллоксилин (до 60 %), нитроглицерин (30–50 %), дигликолевый компонент, ароматические добавки (регулируют температуру горения), стабилизаторы, вазелиновое масло. Иногда присутствует мелкодисперсный металлический сплав алюминия и магния (металлизированный вариант), что позволяет увеличить температуру и выделяемую энергию продуктов сгорания.

Баллиститные составы по сфере применения разделяют на ракетные, артиллерийские и минометные. В сравнении с пироксилиновым, баллиститный порох менее гигроскопичен, проще в изготовлении, имеется возможность создания больших зарядов, отличается механической прочностью и гибкостью. Последнее качество достигается благодаря неудаляемому пластификатору. Минус баллиститных составов — повышенная опасность при изготовлении, так как в производстве используется высокочувствительный к внешним воздействиям компонент — нитроглицерин. Еще один недостаток состоит в технологической невозможности получения зарядов, диаметр которых превышает 80 см.

Кордитные составы

Порох этого типа содержит пироксилин с высоким удельным весом азота, удаляемый пластификатор (смесь спирта, эфира и ацетона), неудаляемый пластификатор (нитроглицерин). По сравнению с пироксилиновыми составами, у кордитных выше мощность. Есть и существенный недостаток — высокий уровень стволового разгара по причине повышенной температуры продуктов горения.

Твердое ракетное топливо

Представляет собой смесь синтетических полимеров и включает до 60 % окисляющего вещества (обычно перхлорат аммония), до 20 % полимерного связующего, столько же мелкодисперсного алюминиевого порошка. Также возможно добавление специализированных добавок.

Впервые твердое ракетное топливо стали изготавливать в 30-е годы XX века в Германии. В 40-е годы производством твердого ракетного топлива занялись американские и советские предприятия. Основными преимуществами перед баллиститным порохом стали такие возможности:

• самая высокая среди конкурирующих составов создаваемая удельная тяга;
• возможность создания зарядов всевозможных форм и размеров — без ограничения по габаритам и иным параметрам;
• отличные деформационные и механические качества;
• возможность контроля скорости горения в большом диапазоне.

В результате изобретения твердого ракетного топлива появилась технологическая возможность запускать стратегические ракеты на расстояния до 10 тысяч км и даже более того. Максимальная дальность, которой удалось достичь инженерам с использованием баллиститного пороха, не превышала 2 тыс. км.

Однако у твердого ракетного топлива есть серьезные недостатки:

• высокие производственные затраты;
• длительный процесс изготовления (занимает несколько месяцев);
• трудности с утилизацией;
• экологическая опасность из-за выделения соляной кислоты во время сгорания перхлората аммония.

«Первый» китайский тайконавт

Именем первого китайца, возжелавшего взлететь на естественный спутник нашей планеты, назван кратер, расположенный около экватора (11°ю.ш., 139°з.д.) на невидимой с нашей планеты стороны Луны. Такую инициативу проявил мандарин (крупный чиновник) Ван-Гу (в легендах и переводах встречается написание Ван-Ту или Ван-Ху).

В изложении Цянь Сюэсэня эта история выглядела следующим образом. То ли в XV, толи в XVI веке один высокий чин построил на основе удобного кресла и большого воздушного змея своего рода ракету. По периметру это сооружение было укомплектовано 47 пороховыми ракетами крупного калибра. По велению мандарина его слуги зажгли фитили, и Ван-Гу взмыл к небесам.

Про древнее изобретение Древнего Китая в 5 классе кратко рассказывают на уроках истории. Он изменил весь мир.