Бездымный порох

Бездымный порох — это метательное взрывчатое вещество, основным компонентом которого служит нитроцеллюлоза, отличающееся от дымного (чёрного) пороха практически полным отсутствием твёрдых продуктов сгорания в виде дыма и нагара. Относится к классу коллоидных порохов и используется в огнестрельном оружии в качестве источника энергии для метания снаряда (пули). Бездымный порох обеспечивает значительно более высокую мощность и стабильность баллистических характеристик по сравнению с дымным порохом, что позволило создать магазинные винтовки, пулемёты и автоматическое оружие.

История

Предпосылки создания

К концу XIX века дымный порох, применявшийся на протяжении нескольких столетий, достиг предела своих возможностей. Его главные недостатки — образование густого облака дыма при выстреле, демаскирующего стрелка и затрудняющего прицеливание, а также значительное количество твёрдого нагара, засоряющего ствол и механизмы оружия. Кроме того, энергетическая ёмкость дымного пороха была относительно невысока, что ограничивало дальность и пробивную способность пуль.

Открытие нитроцеллюлозы

Ключевым шагом стало получение нитроцеллюлозы (пироксилина) — продукта нитрования целлюлозы. В 1846 году швейцарский химик Кристиан Фридрих Шёнбейн впервые получил нитроцеллюлозу, обработав хлопок смесью азотной и серной кислот. Однако первоначальные попытки использовать её в качестве пороха привели к катастрофам из-за её чрезвычайно высокой скорости горения и нестабильности. Потребовалось несколько десятилетий, чтобы найти способ замедлить и стабилизировать горение нитроцеллюлозы.

Первые бездымные пороха

Первым практически пригодным бездымным порохом стал порох Вьеля (фр. Poudre B), разработанный французским инженером Полем Вьелем в 1884 году. Он получал его путём желатинизации нитроцеллюлозы смесью эфира и спирта с последующим прессованием и резкой на пластинки или ленты. Порох Вьеля был принят на вооружение французской армии для винтовки Лебеля образца 1886 года.

Почти одновременно, в 1887 году, шведский химик и инженер Альфред Нобель запатентовал баллистит — порох на основе нитроцеллюлозы и нитроглицерина. Баллистит обладал ещё большей мощностью, но был более чувствителен к температуре и имел тенденцию к разложению. В 1888 году в Великобритании Фредерик Абель и Джеймс Дьюар разработали кордит — порох, также содержащий нитроглицерин, но с добавлением вазелина для стабилизации.

Развитие в России

В России работы по созданию бездымного пороха велись под руководством Дмитрия Ивановича Менделеева. В 1890–1891 годах он предложил пироколлодийный порох, который получали из пироколлодия — нитроцеллюлозы с определённым содержанием азота. Менделеев также разработал метод желатинизации с использованием спирто-эфирной смеси. Его порох был принят на вооружение для винтовки Мосина образца 1891 года. В 1893 году на Охтинском пороховом заводе началось промышленное производство бездымного пороха по методу Менделеева.

Классификация

Бездымные пороха классифицируются по нескольким признакам.

По составу

1. Одноосновные (пироксилиновые): Основным компонентом является нитроцеллюлоза (12–13,5% азота). Для стабилизации добавляют дифениламин или централит. Растворитель (спирто-эфирная смесь) удаляется в процессе сушки. Эти пороха менее мощные, чем двухосновные, но более стабильны и безопасны в хранении. Широко применяются в охотничьих и спортивных патронах.
2. Двухосновные (баллиститные): Содержат нитроцеллюлозу и нитроглицерин (или другие нитроэфиры, например, динитрогликоль). Нитроглицерин служит как энергетической добавкой, так и пластификатором. Такие пороха обладают более высокой энергетикой, но более чувствительны к удару и нагреву. Используются в артиллерийских снарядах, ракетных двигателях и некоторых видах стрелкового оружия (например, в патронах для пистолетов).
3. Трёхосновные: Помимо нитроцеллюлозы и нитроглицерина, содержат третье взрывчатое вещество, например, нитрогуанидин. Нитрогуанидин снижает температуру горения и уменьшает эрозию ствола, что особенно важно для артиллерии. Такие пороха используются в крупнокалиберных орудиях.

По форме зерна

Форма и размер зёрен пороха определяют скорость горения и, следовательно, баллистические характеристики.

• Пластинчатые (чешуйчатые): Тонкие пластинки. Горят быстро, используются в малокалиберных патронах.
• Сферические (шаровидные): Зёрна в виде шариков. Обеспечивают высокую насыпную плотность, используются в патронах для автоматического оружия.
• Цилиндрические: Зёрна в виде цилиндров с одним или несколькими каналами. Горят как с поверхности, так и изнутри, что позволяет регулировать скорость газообразования. Самый распространённый тип для винтовочных и артиллерийских патронов.
• Ленточные: Длинные ленты. Используются в крупнокалиберной артиллерии.

По назначению

• Винтовочные (ружейные): Для стрелкового оружия (винтовки, карабины, автоматы, пулемёты).
• Пистолетные: Для короткоствольного оружия (пистолеты, револьверы). Обычно быстрогорящие.
• Артиллерийские: Для пушек, гаубиц, миномётов. Могут быть медленногорящими для крупных калибров.
• Охотничьи: Для гладкоствольных ружей. Выпускаются в различных формах (например, «Сокол», «Сунар»).
• Ракетные (твёрдое ракетное топливо): Используются в качестве топлива для ракетных двигателей. Обычно это двухосновные пороха с добавлением алюминия и других компонентов.

Физико-химические свойства

Горение

Бездымный порох горит послойно, параллельными слоями, без детонации. Скорость горения зависит от давления, температуры и состава. При атмосферном давлении она относительно невелика (несколько миллиметров в секунду), но в канале ствола под давлением в сотни атмосфер скорость возрастает до десятков метров в секунду. Продукты сгорания — в основном газы (CO₂, CO, H₂O, N₂), что и обеспечивает бездымность.

Стабильность

Бездымный порох химически нестабилен. Со временем нитроцеллюлоза разлагается с выделением оксидов азота, которые катализируют дальнейшее разложение, что может привести к самовозгоранию. Для замедления этого процесса в порох добавляют стабилизаторы (дифениламин, централит). Срок хранения качественного бездымного пороха при соблюдении условий (сухость, прохлада, отсутствие вентиляции) может составлять 30–50 лет и более. Однако при нарушении условий хранения (высокая влажность, перепады температур) порох может деградировать, теряя мощность и становясь опасным.

Гигроскопичность

Бездымный порох гигроскопичен — он способен поглощать влагу из воздуха. Влажный порох горит медленнее и нестабильно, а при сильном увлажнении может полностью потерять способность к воспламенению. Поэтому хранение пороха требует герметичной укупорки.

Применение

Основное применение бездымного пороха — метание снарядов в огнестрельном оружии. Он используется в:

• Стрелковом оружии: пистолеты, револьверы, винтовки, автоматы, пулемёты.
• Артиллерии: пушки, гаубицы, миномёты, безоткатные орудия.
• Ракетной технике: в качестве твёрдого ракетного топлива для ракетных двигателей (в основном двухосновные пороха).
• Промышленности: для взрывных работ (в составе патронов для строительно-монтажных пистолетов), в пиротехнике (для создания эффектов).

Сравнение с дымным порохом

Безопасность и законодательство

Бездымный порох относится к взрывчатым веществам и подлежит строгому государственному контролю. В Российской Федерации его оборот регулируется Федеральным законом «Об оружии» и другими нормативными актами. Хранение, использование и транспортировка бездымного пороха требуют специальных разрешений. Нарушение правил обращения с порохом может привести к тяжёлым последствиям, включая взрывы и пожары. При горении в замкнутом объёме (например, в патроне) бездымный порох способен к детонации, что делает его особенно опасным при неправильном обращении.

Источники

1. Менделеев Д. И. «О пироколлодийном бездымном порохе». — СПб., 1891.
2. Горст А. Г. «Пороха и взрывчатые вещества». — М.: Оборонгиз, 1957.
3. Орлова Е. Ю. «Химия и технология баллиститных порохов». — М.: Химия, 1978.
4. Фёдоров В. Г. «Эволюция стрелкового оружия». — М.: Воениздат, 1939.
5. Широкорад А. Б. «Отечественное стрелковое оружие». — М.: Эксмо, 2004.