Порох

Компонентный состав дымного пороха, военного, охотничьего, шнурового, бессерного.

Селитра (калиевая селитра KNO3) в составе дымного пороха.

Селитра является окислителем и при нагревании легко отдает кислород. Выделяющийся кислород окисляет серу и уголь. С увеличением содержания селитры в порохе до определенного предела (~80%) сила пороха возрастает и увеличивается скорость его горения.

В природе много веществ, богатых кислородом, но для целей пороходелия находит применение почти исключительно калиевая селитра, так как она в наибольшей степени удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к окислителям в составе пороха. Имеет малую гигроскопичность и невысокую чувствительность.

Уголь в составе дымного пороха.

Уголь является горючим веществом. Для пороходелия употребляется древесный уголь (преимущественно ольховый или крушинный) с содержанием 72—80% углерода. Уголь из смолистых пород деревьев применять нежелательно, так как пороха, приготовленные с использованием такого угля, трудно воспламеняются. При увеличении количества угля в порохе скорость горения пороха снижается, но с увеличением содержания углерода в угле — увеличивается.

Сера в составе дымного пороха.

Сера (S) служит цементатором между селитрой и углем, придавая пороху определенную механическую прочность. Кроме того, сера является горючим компонентом и облегчает воспламенение пороха, так как воспламеняется при более низкой температуре, чем уголь. Температура воспламенения серы ниже, чем у древесного угля.

От увеличения содержания серы в порохе сила пороха и скорость горения уменьшаются. Сера встречается в кристаллической и аморфной формах. В пороходелии применяется сера только кристаллической формы с температурой плавления 114,5 градуса.

Некоторые свойства дымного пороха.

Дымный порох является малогигроскопичным веществом, что определяется свойствами компонентов. Древесный уголь плохо смачивается (гигрофобное вещество), а калиевая селитра и сера имеют малую гигроскопичность. Дымный порох обладает высокой химической стойкостью, то есть характеризуется высокой сохраняемостью при нормальных условиях эксплуатации.

Цвет дымных порохов бывает от сине-черного до серо-черного с металлическим блеском. Интенсивно черный цвет указывает на присутствие в порохе большого количества влаги. Хороший порох сравнительно трудно раздавливается между пальцами, не пачкает рук и при высыпании его на бумагу даже с высоты 1 метр совершенно не оставляет пыли.

Насыпанный на лист бумаги порох при зажжении должен быстро вспыхнуть и образовать вертикальный столб дыма, при этом бумага не должна загораться и на ней не должно оставаться следов копоти (обугливания).

Дымный порох легко воспламеняется под действием пламени и искры. Температура вспышки его около 300 градусов. Удар молнии всегда вызывает взрыв. Небольшие количества пороха только вспыхивают при зажжении, а большие взрываются.

Увеличение количества влаги оказывает значительное влияние на воспламеняемость пороха. При содержании влаги свыше 2% порох трудно воспламеняется, а при 15% влаги он совсем теряет способность к воспламенению.

Скорость горения дымного пороха зависит от его состава, внешнего давления и от плотности пороховых элементов. Скорость горения дымных порохов, запрессованных в дистанционные кольца, при сжигании на воздухе 8—10 мм/с. При определенной плотности порох имеет свойство гореть параллельными слоями. Этим свойством широко используются при изготовлении всякого рода замедлителей.

Дымный порох чувствителен к удару и трению. По чувствительности к удару он превосходит некоторые бризантные ВВ. При простреле пулей воспламеняется. Удар пули при скорости более 500 м/с вызывает почти всегда взрыв пороха. При трении между поверхностями железа или камня дымный порох вспыхивает или взрывает. Большое количество пороха при зажигании, как правило, взрывается. Особенно легко взрывается пороховая пыль.

Энергетические и баллистические характеристики дымного пороха.

Дымный порох имеет невысокие по сравнению с другими видами порохов энергетические и баллистические характеристики. Скорость горения дымного пороха в сильной степени зависит от плотности зерен (изделий из пороха) и давления окружающей среды. Плотность изменяется в пределах от 1600 до 1900 кг/м3. При давлении окружающей среды до 10 МПа и плотности равной и более 1700 кг/м3 порох сгорает параллельными слоями.

Величины теплоты горения (Qw) и температуры горения (Т1) находятся в нижнем пределе значений. Малый объем газообразных продуктов, образующихся при сгорании дымного пороха определяет низкое значение удельного объема газое (Wi) и «силы пороха» (f). При сгорании дымного пороха в газы превращается всего около 43,6% общего весового количества пороха.

Определение качества дымного пороха

Чтобы определить, какой порох выбрать, недостаточно просто посмотреть на его сорт и номер. Современное производство – налаженный заводской процесс, в котором иногда случаются производственные браки.

Хороший порох должен обладать следующими свойствами:

• Однотонный чёрный цвет;
• Отсутствие белых или желтоватых оттенков;
• Блестящая поверхность пороховых зёрен;
• Если на зерно надавить, оно должно расколоться на части, а не превратиться в порошок.

Несмотря на заметные достоинства, дымный порох — это пережиток прошлого, и он имеет множество недостатков:

• После его применения в стволе ружья остаётся множество нагара, если его не прочищать, то можно забыть про меткую стрельбу;
• Выстрел ружья, порох в патроне которого дымный, слышно за несколько километров. Это гарантированно разгонит всю окрестную дичь (патроны с бездымным порохом стреляют намного тише);
• После выстрела выделяется столько дыма, что наблюдать за дичью очень сложно, что при охоте на крупного зверя очень опасно.

При выборе дымного пороха следует обращать внимание на отсутствие в нём посторонних примесей. Такой заряд пороха способен разорвать ствол ружья при выстреле. Использование дымного пороха оправдано лишь в одной ситуации – если у вас старое ружьё, которое не рассчитано на применение бездымного пороха, который может легко разорвать ствол, не приспособленный к таким нагрузкам

Использование дымного пороха оправдано лишь в одной ситуации – если у вас старое ружьё, которое не рассчитано на применение бездымного пороха, который может легко разорвать ствол, не приспособленный к таким нагрузкам.

Первые свидетельства

Самые давние убедительные свидетельства о порохе обнаружены в европейских рукописях XIII в. О порохе говорится в манускрипте Марка Грека «Liber Ignium», появившемся приблизительно в 1300 г., и в трактате «De Mirabilium Mundi», написанном Альбертом Великим, который скончался в 1280 г. в Кельне. Наиболее известное упоминание о порохе мы встречаем в манускрипте Роджера Бэкона, датируемом приблизительно 1260 г. В его «Epistolae de secretis operibus artis et naturae et de nullitate magial» имеется латинская анаграмма, которая расшифровывается так: «Семь частей селитры, пять частей свежеполученного серного цвета и пять частей древесного угля». Это и есть рецепт пороха. Порохупо-минается также в рукописях «Opus Majus» и «Opus Tertium», датируемых соответственно 1267 г. и приблизительно 1266—1268 гг., в которых описывается изготовление фейерверка. В частности, предлагается заворачивать порох в пергаментную обертку величиной с мизинец, отдаленно напоминающую позднейшую бумажную гильзу.

Если порох изобрели в Китае, то в Западную Европу он попал, вероятно, в первой половине XIII в. через алхимиков мавританской Испании. Похоже, роль арабов в ранней истории пороха и огнестрельного оружия еще не оценена в полной мере. В арабском трактате, хранящемся в Санкт-Петербурге, описаны стрелы или пули, которые выстреливаются из трубы с помощью пороха. Однако датировка этого манускрипта спорна, поэтому утверждение о том, что огнестрельное оружие было арабским изобретением, в настоящее время недоказуемо.

Примечания

1. Объекты военные — Радиокомпас / . — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — С. 456. — (Советская военная энциклопедия :  ; 1976—1980, т. 6).
2. ↑ Джек Келли. Порох. От алхимии до артиллерии. История вещества, которое изменило мир = Gunpowder. Alchemy, Bombards, & Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World. — Москва: КоЛибри, 2005. — 339 с. — 5000 экз. — ISBN 5987200121. — ISBN 9785987200124.
3. Buchanan. «Editor’s Introduction: Setting the Context», in .
4. ↑ :31–32
5. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb, Cambridge University Press, с. 32, ISBN 978-0-521-60954-8
6. :4
7. The Big Book of Trivia Fun, Kidsbooks, 2004
8. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb, Cambridge University Press, с. 18, ISBN 978-0-521-60954-8
9. , p. 7 «Without doubt it was in the previous century, around +850, that the early alchemical experiments on the constituents of gunpowder, with its self-contained oxygen, reached their climax in the appearance of the mixture itself.»
10. , p. 2 «With its ninth century AD origins in China, the knowledge of gunpowder emerged from the search by alchemists for the secrets of life, to filter through the channels of Middle Eastern culture, and take root in Europe with consequences that form the context of the studies in this volume.»
11. Needham, Volume 5, Part 7, 83
12. :1 «The earliest known formula for gunpowder can be found in a Chinese work dating probably from the 800s. The Chinese wasted little time in applying it to warfare, and they produced a variety of gunpowder weapons, including flamethrowers, rockets, bombs, and land mines, before inventing firearms.»
13. Ebrey, 138.
14. :31
15. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb, Cambridge University Press, с. 33–34, ISBN 978-0-521-60954-8
16. , p. 2
17. St. C. Easton: «Roger Bacon and his Search for a Universal Science», Oxford (1962)

Энергетические и баллистические характеристики порохов.

Наличие невысоких энергетических и баллистических характеристик исключает возможность использования дымного пороха для метательных зарядов артиллерийских систем. Однако дымный порох широко применяется на практике :

— В воспламенителях основных зарядов в ствольной артиллерии и ракетных системах (КЗДП, ДРП №1, ДРП №2, ДРП №3, бессерный).
— В замедлителях и усилителях огня в дистанционных устройствах снарядов (трубках и взрывателях) для обеспечения разрыва снарядов в любой точке траектории (ДРП № 1,2,3).
— В вышибных зарядах для снарядов шрапнельного типа, зажигательных и осветительных снарядах.
— В огнепроводных шнурах (шнуровой порох).
— В охотничьих ружьях (охотничий).
— В горном деле, при добыче декоративного камня, например, мрамора и гранита, которые нужно откалывать глыбами, а не дробить на мелкие куски, то есть без бризантного эффекта.
— В других областях.

Изделия из дымного пороха.

Все изделия из дымного пороха можно разделить на две группы. К первой группе относятся фигурные пороха — пороха кубической и призматической формы, воспламенители, петарды для капсюльных втулок и некоторые другие (КЗДП, ДРП №1). Эта пороховые элементы изготавливаются отдельно от деталей элементов выстрела, в которые они затем вставляются.

Ко второй группе относятся пороховые детали взрывателей — пороховые замедлители, предохранители и усилители. Эти изделия чаще всего впрессовывают в соответствующую деталь трубки или взрывателя (ДРП №2, ДРП №3).

Отдельно выделяется огнепроводный шнур, который представляет собой слабоспрессованную сердцевину из шнурового пороха, плотно охваченную снаружи хлопчатобумажной пряжей. Внутри пороховой сердцевины для равномерного распределения пороха по всей длине шнура пропущена направляющая хлопчатобумажная нить.

Дымный порох можно использовать (и длительное время использовали) в качестве ракетных зарядов. Однако, его недостаточные энергетические характеристики, ограниченность возможных конструктивных форм зарядов и их габаритов, а также хрупкость, опасность производства и применения — все это тормозило развитие ракетной техники на основе дымного пороха.

По материалам книги «Взрывчатые вещества и пороха». А.Н. Каляженков, Д.П. Мальгин.

Бездымный порох

Бездымный порох был изобретен значительно позже дымного пороха. В настоящее время он практически полностью вытеснил дымный порох из применения в охоте.

Бездымные пороха сильно отличаются от дымного по составу, свойствам и основным характеристикам  имеет свои собственные достоинства и недостатки.

По своему составу бездымные пороха бывают:

• одноосновные (основной компонент нитроцеллюлоза)
• двуосновные (основные компоненты: нитроцеллюлоза и нитроглицерин)
• трехосновные (основные компоненты: нитроцеллюлоза, нитроглицерин и нитрогуанидин)

Кроме основных компонентов, в состав бездымных порохов входят стабилизаторы, баллистические модификаторы, мягчители, вяжущие вещества, размеднители, пламягасители, добавки уменьшающие износ ствола, катализаторы горения, графит. Именно эти добавки создают нужное качество пороха.

Нитроцеллюлоза со временем разлагается, особенно это проявляется при хранении большого количества пороха или хранения пороха при температуре больше 25 градусов, при разложении образуется теплота, которая может привести к самовозгоранию пороха. Особенно разложению подвержены одноосновные нитроцеллюлозные пороха. Для предотвращения этого явление, в порох добавляют стабилизаторы, основным из которых является дифениламин. Стабилизаторы добавляются в небольших количествах, порядка 0,5-2 % от общей массы пороха, большие же количества могут ухудшить баллистические показатели пороха.

Пламягасящие вещества добавляют для того, чтобы уменьшить вспышку от выстрела, которая демаскирует стрелка и ослепляет его при выстреле.

Катализаторы добавляют для усиления скорости горения пороха.

Графит добавляют в состав бездымного пороха для того, чтобы гранулы пороха не слипались между собой и предотвратить самовозгорание пороха от разрядов статического электричества.

Одно- и двухосновные бездымные пороха в наше время составляют основную часть порохов, используемых для охоты. Они настолько распространены, что когда говорят «порох» имеют в виду именно бездымный порох.

Свойства бездымного пороха сильно зависят от размера и формы его гранул. Поверхность гранул влияет на изменение их формы и скорость сгорания пороха. Изменяя форму гранул можно изменить давление и скорость сгорания пороха.

Быстрогорящие пороха дают большее давление, соответственно дают большую скорость пули или дроби, но при этом дают более высокую температуру, которая увеличивает износ ствола ружья.

Цвет бездымного пороха может быть от желтого до черного, всех возможных оттенков.

Дымный порох

Вся история пороха началась именно с создания дымного пороха, все остальные пороха были созданы значительно позже.

Дымный (черный) порох представляет собой смесь из измельченных частиц угля, серы и селитры, смешанных в определенных пропорциях. Каждый из компонентов дымного пороха выполняет свою функцию. При нагревании до температуры в 250 градусов, первой загорается сера, которая поджигает селитру. При температуре около 300 градусов селитра начинает выделять кислород, благодаря которому и идет процесс горения. Уголь в порохе представляет собой топливо, в результате сгорания которого, образуется большое количество газов, которые создают громадное давление, необходимое для выстрела.

Дымный порох имеет зернистую структуру, причем размер зерна оказывает большое влияние на свойства пороха, скорость его горения и создаваемое им давление.

При производстве дымного пороха на пороховом заводе он проходит пять стадий:

• Помол компонентов (селитры, угля и серы) в пудру
• Смешение
• Прессование в диски
• Дробление в гранулы
• Полировка

Качества дымного пороха и эффективность его горения зависит от:

• тонкость измельчения компонентов
• полноты смешения
• форма и размер зерен

В зависимости от размера зерна дымного пороха, он бывает:

• крупный (0.8 – 1.25 мм);
• средний (0.6 – 0.75 мм);
• мелкий (0.4 – 0.6 мм);
• очень мелкий (0.25 – 0.4 мм).

Дымный порох используется не только для охоты, но и для других целей:

• шнуровой (для огнепроводных шнуров)
• ружейный (используется как воспламенитель для зарядов бездымного пороха)
• крупнозернистый дымный порох (для воспламенителей)
• медленногорящий дымный порох (для усилителей и замедлителей в трубках и взрывателях)
• минный (для проведения взрывных работ)
• охотничий
• спортивный

В результате долгих экспериментов был выработан оптимальный состав дымного пороха для охоты:

• 76% калиевой селитры
• 15% угля
• 9% серы

Охотнику важно правильно определять качество и состояние дымного пороха, который он использует для снаряжения патронов

• Цвет дымного пороха должен быть черным или слегка коричневым, без посторонних оттенков
• Зерна дымного пороха не должны иметь белесого оттенка
• При раздавливании зерна дымного пороха между пальцами, оно не должно рассыпаться, а расскалываться на отдельные частички
• При пересыпании дымный порох не должен образовывать комочков или оставлять пыль

Если дымный порох не соответствует этим признакам, его использование при снаряжении патронов может быть опасным для самого охотника, такой порох может вызвать разрыв ствола ружья.

Некоторые свойства дымного пороха.

Дымный порох является малогигроскопичным веществом, что определяется свойствами компонентов. Древесный уголь плохо смачивается (гигрофобное вещество), а калиевая селитра и сера имеют малую гигроскопичность. Дымный порох обладает высокой химической стойкостью, то есть характеризуется высокой сохраняемостью при нормальных условиях эксплуатации.

Цветдымных порохов бывает от сине-черного до серо-черного с металлическим блеском. Интенсивно черный цвет указывает на присутствие в порохе большого количества влаги. Хороший порох сравнительно трудно раздавливается между пальцами, не пачкает рук и при высыпании его на бумагу даже с высоты 1 метр совершенно не оставляет пыли.

Насыпанный на лист бумаги порох при зажжении должен быстро вспыхнуть и образовать вертикальный столб дыма, при этом бумага не должна загораться и на ней не должно оставаться следов копоти (обугливания).

Дымный порох легко воспламеняется под действием пламени и искры. Температура вспышки его около 300 градусов. Удар молнии всегда вызывает взрыв. Небольшие количества пороха только вспыхивают при зажжении, а большие взрываются.

Увеличение количества влаги оказывает значительное влияние на воспламеняемость пороха. При содержании влаги свыше 2% порох трудно воспламеняется, а при 15% влаги он совсем теряет способность к воспламенению.

Скорость горения дымного пороха зависит от его состава, внешнего давления и от плотности пороховых элементов. Скорость горения дымных порохов, запрессованных в дистанционные кольца, при сжигании на воздухе 8—10 мм/с. При определенной плотности порох имеет свойство гореть параллельными слоями. Этим свойством широко используются при изготовлении всякого рода замедлителей.

Дымный порох чувствителен к удару и трению. По чувствительности к удару он превосходит некоторые бризантные ВВ. При простреле пулей воспламеняется. Удар пули при скорости более 500 м/с вызывает почти всегда взрыв пороха. При трении между поверхностями железа или камня дымный порох вспыхивает или взрывает. Большое количество пороха при зажигании, как правило, взрывается. Особенно легко взрывается пороховая пыль.

Создание

Документально зафиксированного документа о том, кто и когда первым изобрел порох, то есть смешал селитру, уголь и серу, нет. Легенды и истории рассказывают различные версии, но во всех есть общая черта. Изобретатели пороха – алхимики, предшественники современных ученых. Нехватку знаний древние ученые компенсировали недюжинной энергией в проведении экспериментов и верой в свои силы.

Заветной мечтой любого алхимика были производство вещества, дававшего вечную молодость и способного превращать любой металл в золото. К сожалению, не вышло. Но смешивая самые разные ингредиенты, они получали первые представления о природе вещей и первые простейшие химические составы. Один из составов однажды сжег алхимику брови. По одной из версий это ученый мудрец Сунь Сы-мяо, живший в VII веке до нашей эры.

Кем бы ни был создатель пороха, его изобретение сначала не вызвало большого ажиотажа среди военных чинов. Магический взрывающийся порошок больше заинтересовал придворных устроителей праздников, использовавших его для фейерверков.

Попадание такого снаряда в толпу легкобронированных или не бронированных вовсе солдат противника вызывала чудовищные последствия. Правда, оружие это не отличалось точностью, хорошо, если из десятка в цель попадала одна, использование было скорее деморализующим.

В Европу порох попал, по мнению большей части исследователей, вместе с арабскими купцами по Великому Шелковому Пути. Существует легенда о монахе Бертольде Шварце, случайно получившем порох в XIV веке. Эта история при ближайшем рассмотрении не выдерживает критики. Стоит лишь сказать, что составные части пороха к этому времени были известны, дело стояло за изобретением орудия, с помощью которого порох будет метать снаряды.

Первые прообразы пушек, использованные на полях сражений Европы, ознаменовали революцию не только в военном деле, но и во всех смежных областях. Порох подстегнул промышленность, ведь для выстрела нужен ствол из качественного металла. Вызывало проблемы хранение пороха, требовалось развитие упаковки.

Входящая в состав селитра, гигроскопичный материал, впитывающий влагу из окружающей среды, быстро приходил в негодность. Порох быстро отсыревал при неправильном хранении.

Одновременно порох сделал бесполезным практически любой доспех, лишив мастеров-бронников работы. Далеко вперед шагнула медицина, так как пулевые ранения и ожоги лечатся иначе, нежели колото-резаные раны. К слову, представители медицины не раз поднимали вопрос о запрещении пороха как «адского зелья, не делающего различий между богатыми и бедными, полководцами и новобранцами». И это только было только начало.

Высокие стены замков с распространением пушек ушли в прошлое, уже в XV веке оборонительная архитектура стремиться к толстым низким стенам. Инженеры стремятся закопаться, создать больше бастионов, апрошей и окопов. Для того, чтобы подорвать эти стены используют подкопы, в них закладываются бочки с порохом. Так была взята Казань войсками Ивана Грозного.

Подобные устройства назывались минами, и часто осажденные делали контр-мины, уничтожая отряды вражеских саперов. Закладывали мины и обороняющиеся солдаты. В таком случае часто погибал весь передовой отряд штурмующих, а у шедших за ними бойцов часто не хватало мужества пройти через брешь, в которой за секунду погибли несколько десятков товарищей.

С начала использования состава на войне краеугольным камнем стала проблема чистки порохового нагара. С эпохи Средних веков до наших дней этот момент не претерпел изменений. Ствол, даже современной снайперской винтовки, не прочищенный нерадивым или ленивым стрелком разрывает как и сотни лет назад.

Конечно, с использованием новых типов пороха чистка ствола стала менее актуальной проблемой, но любому уважающему себя владельцу оружия известно правило «пострелял-почисти». К слову, в эпоху Наполеоновских войн существовал метод экспресс-чистки ствола от нагара во время боя. Для этого достаточно было помочиться в ствол.

История изобретения

Трудно сказать, в каком году китайцы изобрели порох, но существуют сведения о том, что уже в шестом веке китайцы имели представление о смеси нескольких компонентов, которая горит ярким пламенем.

Пальма первенства в изобретении пороха по праву принадлежит монахам даосистских храмов. Среди них было очень много алхимиков, которые постоянно проводили эксперименты по созданию эликсира бессмертия. Они соединяли различные вещества в разной пропорции, надеясь однажды найти верную комбинацию. Некоторые китайские императоры находились в тяжелой зависимости от этих снадобий, они мечтали получить вечную жизнь и не гнушались употреблением опасных смесей. В середине девятого века один из монахов написал трактат, в котором описывал практически все известные эликсиры и способы их применения. Но не это было самым важным — в нескольких строках трактата упоминался опасный эликсир, который внезапно загорелся в руках алхимиков, причинив им неимоверную боль. Погасить пламя не удалось, и за несколько минут сгорел целый дом. Именно эти данные могут поставить жирную точку в споре о том, в каком году изобрели порох и где.

Хотя вплоть до десятого-одиннадцатого века порох в Китае не производили массово. К началу двенадцатого века появилось несколько китайских научных трактатов с подробным описанием компонентов пороха и необходимую для горения концентрацию. Стоит уточнить, что когда изобрели порох, он был горючим веществом и не мог взрываться.