Бездымный порох , также называемый порохом , представляет собой тип пороха , используемый в огнестрельном оружии и артиллерии , который при выстреле производит меньше дыма и меньше загрязнений по сравнению с черным порохом . Продукты сгорания в основном газообразные, по сравнению с примерно 55% твердых продуктов (в основном карбоната калия , сульфата калия и сульфида калия ) черного пороха . [1] Кроме того, бездымный порох не оставляет на стволе густого и тяжелого налета гигроскопичного материала , связанного с черным порохом, который вызывает ржавчину. [2]
Несмотря на свое название, бездымный порох не полностью свободен от дыма ; [3] : 44 хотя дым от боеприпасов стрелкового оружия может быть малозаметным, дым от артиллерийского огня может быть значительным.
Изобретенный в 1884 году Полем Вьей , наиболее распространенные составы основаны на нитроцеллюлозе , но этот термин также использовался для описания различных смесей пикратов с нитратными , хлоратными или дихроматными окислителями в конце 19 века, до того, как преимущества нитроцеллюлозы стали очевидны. [4] : 146–149.
Бездымные пороха обычно классифицируются как взрывчатые вещества категории 1.3 в соответствии с Рекомендациями ООН по транспортировке опасных грузов – Типовые правила , региональными правилами (такими как ДОПОГ ) и национальными правилами. Однако они используются в качестве твердого топлива ; при нормальном использовании они подвергаются дефлаграции , а не детонации .
Бездымный порох сделал возможным самозарядное огнестрельное оружие со многими движущимися частями (которые в противном случае могли бы застрять или заклинить из-за сильного загрязнения черным порохом). Бездымный порох позволил разработать современное полу- и полностью автоматическое огнестрельное оружие, а также более легкие затворы и стволы для артиллерии.
До широкого внедрения бездымного пороха использование пороха или черного пороха вызывало множество проблем на поле боя. Военные командиры со времен наполеоновских войн сообщали о трудностях с отдачей приказов на поле боя, скрытом дымом стрельбы. Визуальных сигналов не было видно сквозь густой дым от пороха , использованного в орудиях. Если бы не было сильного ветра, после нескольких выстрелов солдатам, использующим пороховые боеприпасы, было бы закрыто огромное облако дыма. Снайперы и другие операторы, ведущие огонь с закрытых позиций, рисковали обнаружить свое местоположение облаком дыма. Порох горит в относительно неэффективном процессе, в результате которого создается более низкое давление, что делает его мощность примерно на треть меньшей, чем такое же количество бездымного пороха [5] . Значительная часть продуктов сгорания пороха представляет собой твердые частицы, которые также гигроскопичны , то есть притягивают влагу из воздуха, поэтому очистка обязательна после каждого использования, чтобы предотвратить скопление воды в стволе, что может привести к коррозии и преждевременному выходу из строя. Эти твердые вещества также являются причиной сильного загрязнения пороха , что приводит к заклиниванию заряжания с казенной части и может затруднить перезарядку.
Нитроглицерин был синтезирован итальянским химиком Асканио Собреро в 1847 году. [6] : 195 Впоследствии он был разработан и изготовлен Альфредом Нобелем как промышленное взрывчатое вещество под торговой маркой « Динамит », но и тогда он был непригоден в качестве топлива: несмотря на свою энергичность и бездымный, он детонирует на сверхзвуковой скорости , а не плавно сгорает на дозвуковых скоростях, что делает его более склонным к разрушению ствола оружия, а не к вылету из него снаряда. Нитроглицерин также очень чувствителен к ударам, что делает его непригодным для ношения в боевых условиях.
Важным шагом вперед стало изобретение порохового хлопка , материала на основе нитроцеллюлозы, немецким химиком Кристианом Фридрихом Шёнбейном в 1846 году. Он пропагандировал его использование в качестве бризантного взрывчатого вещества [7] :28 и продал права на производство Австрийской империи . Ганкоттон был более мощным, чем порох, но в то же время был несколько более нестабильным. Джон Тейлор получил английский патент на пушечный хлопок; и John Hall & Sons начали производство в Фавершаме .
Интерес Англии угас после того, как в 1847 году взрыв разрушил фабрику в Фавершаме. Австрийский барон Вильгельм Ленк фон Вольфсберг построил два завода по производству пушечного хлопка, производящих артиллерийское топливо, но это тоже было опасно в полевых условиях, и орудия, которые могли стрелять тысячами выстрелов с использованием черного пороха, могли достичь Срок службы истекает всего после нескольких сотен выстрелов из более мощной пушки. Стрелковое оружие не могло выдержать давления, создаваемого пушечной ватой.
После взрыва одной из австрийских фабрик в 1862 году компания Thomas Prentice & Company в 1863 году начала производство пушечного хлопка в Стоумаркете ; и химик британского военного министерства сэр Фредерик Абель начали тщательные исследования на королевских пороховых заводах Уолтем- Эбби, которые привели к созданию производственного процесса, который устраняет примеси в нитроцеллюлозе, делая ее более безопасной в производстве и стабильным продуктом, более безопасным в обращении. Абель запатентовал этот процесс в 1865 году, когда взорвалась вторая австрийская фабрика по производству пушечного хлопка. После взрыва фабрики Стоумаркет в 1871 году Уолтем-Эбби начало производство пушечного хлопка для торпедных и минных боеголовок. [4] : 141–144.
В 1863 году прусский артиллерийский капитан Иоганн Ф. Ф. Шульце запатентовал стрелковое пороховое топливо из азотированной древесины лиственных пород, пропитанной селитрой или нитратом бария . В 1866 году Прентис получил патент на спортивный порошок из нитрованной бумаги, производимый в Стоумаркете, но баллистическая однородность пострадала, поскольку бумага поглощала атмосферную влагу. В 1871 году Фредерик Фолькманн получил австрийский патент на коллоидную версию пороха Шульце под названием Коллодин , который он производил недалеко от Вены для использования в спортивном огнестрельном оружии. Австрийские патенты в то время не были опубликованы, и Австрийская империя сочла эту операцию нарушением государственной монополии на производство взрывчатых веществ и закрыла завод Фолькмана в 1875 году. [4] : 141–144
В 1882 году компания Explosives Company в Стоумаркете запатентовала улучшенную рецептуру нитрованного хлопка, желатинизированного эфирным спиртом с нитратами калия и бария . Эти пороха подходили для дробовиков, но не для винтовок [8] : 138–139 , поскольку нарезка приводит к сопротивлению плавному расширению газа, которое снижается в гладкоствольных ружьях.
В 1884 году Поль Вьей изобрел бездымный порох под названием Poudre B (сокращение от poudre blanche , белый порох, в отличие от черного пороха ) [6] : 289–292 , изготовленный из 68,2 % нерастворимой нитроцеллюлозы , 29,8 % растворимой нитроцеллюлозы, желатинизированной эфиром , и 2 % парафина. Он был принят на вооружение винтовки Лебеля под патрон 8×50 ммR Lebel . [8] : 139 Его пропускали через валики для формирования тонких, как бумага, листов, которые разрезали на хлопья желаемого размера. [6] : 289–292 Полученное топливо , известное как пироцеллюлоза , содержит несколько меньше азота, чем пороховая вата , и менее летучее. Особенно хорошей особенностью пороха является то, что он не взорвется, если его не сжать, что делает его очень безопасным в обращении в нормальных условиях. Порох Вьей произвел революцию в эффективности стрелкового оружия, поскольку он почти не выделял дыма и был в три раза мощнее черного пороха. Более высокая начальная скорость означала более пологую траекторию , меньший снос ветром и падение пули, что делало возможными выстрелы на дистанцию 1000 м (1094 ярда). Поскольку для запуска пули требовалось меньше пороха, патрон можно было сделать меньше и легче. Это позволило войскам нести больше боеприпасов при том же весе. Кроме того, он будет гореть, даже будучи мокрым. Боеприпасы с черным порохом необходимо было хранить в сухом виде, и они почти всегда хранились и транспортировались в водонепроницаемых патронах. Другие европейские страны быстро последовали этому примеру и начали использовать свои собственные версии Poudre B, первыми из которых были Германия и Австрия, которые представили новое оружие в 1888 году. Впоследствии Poudre B несколько раз модифицировали с добавлением и удалением различных соединений. Крупп начал добавлять дифениламин в качестве стабилизатора в 1888 году. [4] : 141–144.
Тем временем в 1887 году Альфред Нобель получил английский патент на бездымный порох, который он назвал Баллистит . В этом порохе волокнистая структура хлопка (нитроцеллюлозы) разрушалась не растворителем, а раствором нитроглицерина . [8] : 140 В Англии в 1889 году аналогичный порошок был запатентован Хирамом Максимом , а в США в 1890 году — Хадсоном Максимом . [9] Баллистит был запатентован в США в 1891 году. Немцы приняли баллистит для использования на флоте в 1898 году, назвав его WPC/98. Итальянцы приняли его как филит , в форме корда, а не хлопьев, но, осознав его недостатки, изменили его на состав с нитроглицерином, который они назвали соленитом . В 1891 году русские поручили химику Менделееву найти подходящее топливо. Он создал нитроцеллюлозу, желатинизированную эфиром-спиртом, которая давала больше азота и более однородную коллоидную структуру, чем французы, использовавшие нитрохлопки [10] в Пудре Б. Он назвал ее пироколлодием . [8] : 140
Великобритания провела испытания всех различных типов топлива, представленных ее вниманию, но была недовольна ими всеми и искала что-то, превосходящее все существующие типы. В 1889 году сэр Фредерик Абель , Джеймс Дьюар и доктор В. Келлнер запатентовали (№№ 5614 и 11664 на имя Абеля и Дьюара) новый состав, который производился на Королевском пороховом заводе в Уолтемском аббатстве. Он поступил на вооружение Великобритании в 1891 году как Cordite Mark 1. Его основной состав состоял из 58% нитроглицерина , 37% пушечного хлопка и 3% минерального желе. Модифицированная версия Cordite MD поступила на вооружение в 1901 году, в которой процент пушечного хлопка увеличился до 65%, а нитроглицерина снизился до 30%. Это изменение снизило температуру сгорания и, следовательно, эрозию и износ ствола. Преимущества кордита перед порохом заключались в уменьшении максимального давления в патроннике (следовательно, более легких казенных частях и т. д.), но более длительном высоком давлении. Кордит может быть изготовлен любой желаемой формы и размера. [8] : 141 Создание кордита привело к длительной судебной тяжбе между Нобелем, Максимом и другим изобретателем по поводу предполагаемого нарушения британских патентов .
Компания Anglo-American Explosives Company начала производство пороха для дробовика в Окленде, штат Нью-Джерси , в 1890 году. Компания DuPont начала производство пушечного хлопка в городке Карнис-Пойнт, штат Нью-Джерси, в 1891 году . [4] : 146–149 Чарльз Э. Манро с военно-морской торпедной станции в В 1891 году Ньюпорт , штат Род-Айленд, запатентовал состав порохового хлопка, коллоидированного с нитробензолом, под названием « Индурит » . Компания California Powder Works начала производить смесь нитроглицерина и нитроцеллюлозы с пикратом аммония под названием Peyton Powder , компания Leonard Smokeless Powder Company начала производство нитроглицерин-нитроцеллюлозных порохов Ruby , Laflin & Rand договорилась о лицензии на производство Ballistite , а DuPont начала производство бездымного пороха для дробовика. Армия США провела оценку 25 разновидностей бездымного пороха и выбрала пороха Рубин и Пейтон как наиболее подходящие для использования в служебной винтовке Краг-Йоргенсен . Предпочтение отдавалось рубину , поскольку для защиты латунных гильз от пикриновой кислоты в порохе Пейтона требовалось лужение . Вместо того, чтобы платить необходимые гонорары за Ballistite , Laflin & Rand профинансировала реорганизацию Леонарда в американскую компанию по производству бездымного пороха. Лейтенант армии США Уистлер помогал начальнику завода American Smokeless Powder Company Аспинуоллу в разработке улучшенного пороха, получившего название WA за их усилия. Бездымный порох WA был стандартом для винтовок военной службы США с 1897 по 1908 год. [4] : 146–149.
В 1897 году лейтенант ВМС США Джон Бернаду запатентовал порошок нитроцеллюлозы, коллоидированный эфиром спирта. [6] : 296–297 Военно-морской флот лицензировал или продавал патенты на этот состав компаниям DuPont и California Powder Works, сохраняя при этом права на производство военно-морского порохового завода в Индиан-Хед, штат Мэриленд, построенного в 1900 году. Армия Соединенных Штатов приняла на вооружение однокомпонентный состав ВМФ. базовую рецептуру в 1908 году и начало производство на заводе Пикатинни Арсенал . [4] : 146–149 К тому времени Laflin & Rand взяла на себя управление American Powder Company, чтобы защитить свои инвестиции, а Laflin & Rand была куплена DuPont в 1902 году. [11] После заключения 99-летней аренды взрывчатых веществ Компания DuPont, основанная в 1903 году, воспользовалась всеми важными патентами на бездымный порох в Соединенных Штатах и смогла оптимизировать производство бездымного пороха. [4] : 146–149 Когда в 1912 году антимонопольные меры правительства вынудили компанию продать свои активы, DuPont сохранила составы нитроцеллюлозных бездымных порохов, используемых в вооруженных силах США, и выпустила составы с двойной основой, используемые в спортивных боеприпасах, для реорганизованной компании Hercules Powder Company . Эти новые и более мощные пороха были более стабильными и, следовательно, более безопасными в обращении, чем Poudre B.
На свойства пороха большое влияние оказывают размеры и форма его кусочков. Удельная поверхность пороха влияет на скорость горения, а размер и форма частиц определяют удельную поверхность. Манипулируя формой, можно влиять на скорость горения и, следовательно, на скорость нарастания давления во время сгорания. Бездымный порох горит только на поверхности деталей. Более крупные куски горят медленнее, а скорость горения дополнительно контролируется огнезащитными покрытиями, которые немного замедляют горение. Цель состоит в том, чтобы регулировать скорость горения так, чтобы на метаемый снаряд оказывалось более или менее постоянное давление, пока он находится в стволе, чтобы получить максимальную скорость. Перфорации стабилизируют скорость горения, потому что, когда внешняя часть горит внутрь (таким образом уменьшая площадь горящей поверхности), внутренняя часть горит наружу (таким образом увеличивая площадь горящей поверхности, но быстрее, чтобы заполнить увеличивающийся объем ствола, представленный выходящим снаряд). [3] : 41–43 Быстрогорящие пистолетные пороха изготавливаются путем экструзии форм большей площади, таких как хлопья, или путем сплющивания сферических гранул. Сушку обычно проводят под вакуумом. Растворители конденсируются и перерабатываются. Гранулы также покрыты графитом , чтобы предотвратить нежелательное возгорание искр статического электричества. [6] : 306
Бездымный порох не оставляет густого и сильного налета гигроскопичного материала, связанного с черным порохом, который вызывает ржавчину ствола (хотя некоторые капсюли могут оставлять гигроскопические соли, которые оказывают аналогичное действие; некоррозионные капсюли были введены в 1920-х годах). [4] : 21 )
Более быстро сгорающее топливо создает более высокие температуры и более высокие давления, однако оно также увеличивает износ стволов орудий. [ нужна цитата ]
Нитроцеллюлоза со временем портится, образуя кислые побочные продукты. Эти побочные продукты катализируют дальнейшее ухудшение состояния, увеличивая его скорость. Выделяющееся тепло при бестарном хранении пороха или слишком крупных блоков твердого топлива может вызвать самовоспламенение материала. Одноосновные нитроцеллюлозные пороха гигроскопичны и наиболее подвержены разложению; Двухосновное и трехосновное топливо имеет тенденцию портиться медленнее. [6] : 313 Для нейтрализации продуктов разложения, которые в противном случае могли бы вызвать коррозию металлов патронов и стволов оружия, в некоторые составы добавляют карбонат кальция . [12]
Чтобы предотвратить накопление продуктов разложения, добавляют стабилизаторы . Дифениламин является одним из наиболее распространенных стабилизаторов. Нитрованные аналоги дифениламина, образующиеся в процессе стабилизации разлагающегося порошка, иногда сами используют в качестве стабилизаторов. [3] : 28 [6] : 310 Стабилизаторы добавляют в количестве 0,5–2% от общего количества рецептуры; более высокие количества имеют тенденцию ухудшать его баллистические свойства. Количество стабилизатора со временем исчерпывается. Пороха при хранении следует периодически проверять на количество оставшегося стабилизатора, [3] : 46, поскольку его истощение может привести к самовоспламенению пороха. [6] : 308
Пороха, в которых используется нитроцеллюлоза ( скорость детонации 7300 м/с (23950 футов/с), коэффициент RE 1,10) (обычно эфирно-спиртовой коллоид нитроцеллюлозы) в качестве единственного ингредиента взрывчатого вещества, описываются как одноосновный порох . [6] : 297
Смеси порохов, содержащие нитроцеллюлозу и нитроглицерин (скорость детонации 7700 м/с (25 260 футов/с), коэффициент RE 1,54) в качестве взрывчатых компонентов пороха, известны как двухосновный порох . В качестве альтернативы динитрат диэтиленгликоля (скорость детонации 6610 м/с (21690 футов/с), коэффициент RE 1,17) можно использовать в качестве замены нитроглицерина, когда важно снизить температуру пламени без ущерба для давления в камере. [6] : 298 Снижение температуры пламени существенно снижает эрозию ствола и, следовательно, износ. [7] : 30
В 1930-е годы было разработано трехосновное пороховое топливо , содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин или динитрат диэтиленгликоля и значительное количество нитрогуанидина (скорость детонации 8200 м / с (26 900 футов / с), коэффициент RE 0,95) в качестве ингредиентов взрывчатого топлива. Эти смеси «холодного топлива» снижают температуру вспышки и пламени без ущерба для давления в камере по сравнению с одно- и двухосновными порохами, хотя и за счет большего количества дыма. На практике пороха с тройной базой используются в основном для боеприпасов большого калибра, например, используемых в (морской) артиллерии и танковых орудиях , которые больше всего страдают от эрозии канала ствола. Во время Второй мировой войны он использовался британской артиллерией. После этой войны он стал стандартным порохом во всех британских боеприпасах большого калибра, за исключением стрелкового оружия. Большинство западных стран, за исключением США, пошли по тому же пути. [ нужна цитата ]
В конце 20 века начали появляться новые рецептуры пороха. Они основаны на нитрогуанидине и бризантных взрывчатых веществах типа гексогена (скорость детонации 8750 м/с (28710 футов/с), коэффициент RE 1,60). [ нужна цитата ]
Скорости детонации имеют ограниченное значение при оценке скорости реакции нитроцеллюлозных порохов, составленных таким образом, чтобы избежать детонации. Хотя более медленную реакцию часто называют горением из-за схожих газообразных конечных продуктов при повышенных температурах, разложение отличается от горения в атмосфере кислорода . Преобразование нитроцеллюлозных порохов в газ высокого давления происходит от открытой поверхности к внутренней части каждой твердой частицы в соответствии с законом Пиоберта . Исследования реакций твердого одноосновного и двухосновного топлива показывают, что скорость реакции контролируется переносом тепла через температурный градиент через ряд зон или фаз, когда реакция протекает от поверхности в твердое тело. Самая глубокая часть твердого тела, испытывающая теплообмен, плавится и в пенной зоне начинается фазовый переход из твердого тела в газ . Газообразное топливо разлагается на более простые молекулы в окружающей зоне шипения . Энергия высвобождается в светящейся внешней зоне пламени , где более простые молекулы газа реагируют с образованием обычных продуктов сгорания, таких как пар и окись углерода . [13] Зона пены действует как изолятор, замедляя скорость передачи тепла из зоны пламени в непрореагировавшее твердое вещество. Скорость реакции зависит от давления; потому что пена обеспечивает менее эффективную теплопередачу при низком давлении, но с большей теплопередачей, поскольку более высокое давление сжимает объем газа в этой пене. Пропелленты, рассчитанные на минимальное давление теплопередачи, могут не поддерживать зону пламени при более низких давлениях. [14]
Энергетические компоненты, используемые в бездымных порохах, включают нитроцеллюлозу (наиболее распространенную), нитроглицерин , нитрогуанидин , ДИНА (бис-нитроксиэтилнитрамин; диэтаноламина динитрат, ДЭАДН; ДГЭ), фивонит (2,2,5,5-тетраметилол-циклопентанон тетранитрат, CyP). , ДГН ( динитрат диэтиленгликоля ) и ацетилцеллюлоза. [15]
Сдерживающие средства (или модеранты) используются для замедления скорости горения. В число сдерживающих факторов входят централиты (симметричная дифенилмочевина — в первую очередь диэтил или диметил), дибутилфталат , динитротолуол (токсичный и канцерогенный), акардит (асимметричная дифенилмочевина), орто-толилуретан, : 174 и полиэфирадипат. [15] Раньше использовалась камфора , но сейчас она устарела. [7]
Стабилизаторы предотвращают или замедляют саморазложение. К ним относятся дифениламин , вазелин , карбонат кальция , оксид магния , бикарбонат натрия и метиловый эфир бета-нафтола . [15] Устаревшие стабилизаторы включают амиловый спирт и анилин . [6]
Обезмедляющие добавки препятствуют накоплению остатков меди в нарезах ствола. К ним относятся металлическое олово и соединения (например, диоксид олова ), [7] и металлический висмут и соединения (например, триоксид висмута , субкарбонат висмута , нитрат висмута , антимонид висмута ); соединения висмута предпочтительнее, поскольку медь растворяется в расплавленном висмуте, образуя хрупкий и легко удаляемый сплав. Свинцовая фольга и соединения свинца были прекращены из-за токсичности. [15]
Для снижения износа гильз ствола оружия добавляются материалы, снижающие износ, включая воск , тальк и диоксид титана . В больших пистолетах поверх мешков с порохом используются полиуретановые кожухи. [16]
Другие добавки включают этилацетат (растворитель для производства сферического порошка), канифоль (поверхностно-активное вещество, удерживающее форму зерен сферического порошка) и графит ( смазка , покрывающая зерна и предотвращающая их слипание, а также рассеивающая статическое электричество ). . [6]
Редукторы вспышки затемняют дульную вспышку , свет, излучаемый вблизи дульного среза горячими пороховыми газами и химическими реакциями, которые происходят при смешивании газов с окружающим воздухом. Перед выходом снаряда может произойти небольшая предварительная вспышка из-за утечки газов мимо снаряда. После выхода дульного среза тепла газов обычно достаточно, чтобы испустить видимое излучение: первичную вспышку. Газы расширяются, но, проходя через диск Маха, они повторно сжимаются, образуя промежуточную вспышку. Горячие горючие газы (например, водород и окись углерода) могут последовать за ним, когда они смешиваются с кислородом окружающего воздуха, образуя вторичную вспышку, самую яркую. Вторичная вспышка обычно не возникает при использовании стрелкового оружия. [17] : 55–56
Нитроцеллюлоза содержит недостаточно кислорода для полного окисления углерода и водорода. Дефицит кислорода увеличивается добавлением графита и органических стабилизаторов. Продукты сгорания внутри ствола пистолета включают горючие газы, такие как водород и окись углерода. При высокой температуре эти легковоспламеняющиеся газы воспламеняются при турбулентном смешивании с атмосферным кислородом за пределами дульного среза пистолета. Во время ночных боев вспышка, возникающая при зажигании, может указать вражеским силам местоположение орудия [6] : 322–323 и вызвать временную куриную слепоту среди орудийного расчета из-за фотообесцвечивания визуального фиолетового цвета . [18]
Пламегасители обычно используются в стрелковом оружии для уменьшения заметности вспышки, но этот подход непрактичен для артиллерии. Наблюдалась артиллерийская дульная вспышка на расстоянии до 150 футов (46 м) от дульного среза, она может отражаться от облаков и быть видимой на расстоянии до 30 миль (48 км). [6] : 322–323 Для артиллерии наиболее эффективным методом является порох, выделяющий при относительно низких температурах большую долю инертного азота, разжижающего горючие газы. Для этого используются пропелленты тройной основы из-за содержания азота в нитрогуанидине. [17] : 59–60
В состав воспламеняющих средств входят хлорид калия , нитрат калия , сульфат калия [ 7] и битартрат калия (гидротартрат калия: побочный продукт производства вина, ранее использовавшийся французской артиллерией). [6] До использования пороха тройной основы обычным методом уменьшения вспышки было добавление неорганических солей, таких как хлорид калия, чтобы их удельная теплоемкость могла снизить температуру газов сгорания, а их мелкодисперсные частицы дыма могли блокировать видимые длины волн лучистой энергии. сгорания. [6] : 323–327.
У всех пламегасителей есть недостаток: образование дыма. [6]
Бездымный порох можно сформовать в небольшие сферические шарики или экструдировать в цилиндры или полосы различной формы поперечного сечения (полосы различных прямоугольных пропорций, цилиндры с одним или несколькими отверстиями, цилиндры с прорезями) с использованием растворителей, таких как эфир. Эти изделия можно разрезать на короткие («хлопья») или длинные куски («шнуры» длиной во много дюймов). Пушечный порох имеет самые крупные куски. [7] : 28 [3] : 41
ВМС США производили одноосновный трубчатый порох для морской артиллерии в Индиан-Хед, штат Мэриленд , начиная с 1900 года. Подобные процедуры использовались для производства арсеналом Пикатинни армии США, начиная с 1907 года [6] : 297 , а также для производства более мелкозернистого улучшенного порошка. Пороха Military Rifle (IMR) после 1914 года. Коротковолокнистый хлопковый линт кипятили в растворе гидроксида натрия для удаления растительных восков, а затем сушили перед преобразованием в нитроцеллюлозу путем смешивания с концентрированными азотной и серной кислотами . На этом этапе производственного процесса нитроцеллюлоза по-прежнему напоминает волокнистый хлопок, и ее обычно называют пироцеллюлозой, поскольку она самопроизвольно воспламеняется на воздухе до тех пор, пока не будет удалена непрореагировавшая кислота. Также использовался термин пушечный хлопок; хотя в некоторых источниках пушечный хлопок определяется как продукт с более высокой степенью нитрования и очистки, используемый в боеголовках торпед и мин до использования тротила . [3] : 28–31
Непрореагировавшую кислоту удаляли из пироцеллюлозной массы с помощью многоступенчатого процесса осушения и промывки водой, аналогичного тому, который используется на бумажных фабриках при производстве химической древесной массы . Спирт под давлением удалил оставшуюся воду из осушенной пироцеллюлозы перед смешиванием с эфиром и дифениламином. Затем смесь пропускали через пресс, выдавливая длинный трубчатый корд, который можно было разрезать на зерна желаемой длины. [3] : 31–35
Затем спирт и эфир выпаривали из «зеленых» зерен пороха до оставшейся концентрации растворителя от 3 процентов для винтовочных порохов до 7 процентов для крупных артиллерийских зерен. Скорость горения обратно пропорциональна концентрации растворителя. Зерна были покрыты электропроводящим графитом, чтобы минимизировать образование статического электричества во время последующего смешивания. «Партии», содержащие более десяти тонн пороховых зерен, смешивались через башню из смесительных бункеров, чтобы минимизировать баллистические различия. Затем каждая смешанная партия подвергалась испытаниям для определения правильной загрузки для достижения желаемых характеристик. [3] : 35–41 [6] : 293 и 306
Военные количества старого бездымного пороха иногда перерабатывались в новые партии пороха. [3] : 39 В 1920-х годах Фред Олсен работал в Пикатинни Арсенал, экспериментируя со способами спасения тонн одноосновного пушечного пороха, изготовленного для Первой мировой войны. В 1929 году Олсен работал в компании Western Cartridge Company и разработал процесс производства сферического бездымного пороха. к 1933 году. [19] Переработанный порошок или промытая пироцеллюлоза может быть растворена в этилацетате, содержащем небольшие количества желаемых стабилизаторов и других добавок. Полученный сироп в сочетании с водой и поверхностно-активными веществами можно нагревать и перемешивать в контейнере под давлением до тех пор, пока сироп не образует эмульсию небольших сферических шариков желаемого размера. Этилацетат отгоняется по мере медленного снижения давления, оставляя небольшие сферы нитроцеллюлозы и добавок. Сферы можно впоследствии модифицировать, добавляя нитроглицерин для увеличения энергии, выравнивая между валками до одинакового минимального размера, покрывая фталатными средствами для замедления воспламенения и/или глазуруя графитом для улучшения характеристик текучести во время смешивания. [6] : 328–330 [20]
Современный бездымный порох производится в США компанией St. Marks Powder , Inc., принадлежащей General Dynamics . [21]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )