Дымный порох

Дымный порох

ДЫМНЫЙ ПОРОХ, взрывчатое вещество селитро-серо-угольного состава, обладающее метательными свойствами, так как при горении превращается в газы с отделением тепла не сразу всей своей массой, а постепенно. Всякое взрывчатое вещество, обладающее такими свойствами и пригодное для стрельбы из огнестрельного оружия, называется порохом.

Составные части дымного пороха. От чистоты селитры, серы и угля зависят физические и баллистические свойства дымного пороха, а также безопасность производственной работы. Селитра стала подвергаться на наших заводах специальной очистке или титрованию со времен Петра I; на эту операцию обращалось особенное внимание с целью получения наименее гигроскопичного, а, следовательно, пригодного для продолжительного хранения пороха. Присутствие натриевой селитры и хлористых соединений калия, натрия, кальция и магния значительно увеличивают гигроскопичность калиевой селитры, а значит, и пороха.

Современные требования: 1) калиевая селитра должна содержать не менее 99,8% чистого KNO3; 2) содержание NaNO3 не д. б. более 0,03%; 3) соединений хлора при расчете на NaCl допускается не более 0,03%; 4) не д. б. соединений кальция, магния и нерастворимых в воде веществ - песка, железа, дерева и т. п.

Сера для дымного пороха получается очисткой или рафинированием комовой (природной) серы путем перегонки. Основные требования: 1) при сгорании не должно оставаться более 0,01% остатка, в нем не допускается присутствия песчинок; 2) при кипячении с водой не должно извлекаться веществ кислого характера и не должно содержаться мышьяка более 0,1%.

Уголь. Из трех составных частей дымного пороха уголь требует наибольшего изучения и соблюдения специальных условий обжига. Если селитру и серу пороховые заводы могут получать со стороны, подвергая их химическому анализу, то уголь они вынуждены выжигать сами, т. к. анализом нельзя установить пригодность угля и недостатки его скажутся лишь в готовом порохе. Уголь, идущий на производство дымного пороха, должен легко воспламеняться, быстро сгорать и по возможности быть малогигроскопичным. Для всех сортов черного пороха употребляется уголь, выжженный из малоплотных древесных пород, например, из крушины, ольхи, осины, орешника, ивы и тополя. Смолистые породы деревьев при обжигании дают нагар, затрудняющий воспламенение пороха. Деревья, предназначенные для выжигания порохового угля, д. б. от 2-х до 10-летнего возраста, т. к. очень молодые деревья дают много золы, а древесина старого леса неоднородна. Для получения угля дерево следует обжигать без доступа воздуха. Обжигание в ямах или котлах, при котором получался пережженный, смолистый и богатый золой уголь, давно уже оставлено; перешли к более совершенному способу выжигания угля в цилиндрах или ретортах, при котором возможна регулировка обжига изменением температуры и времени. В зависимости от температуры обжига получается уголь с различным содержанием углерода, а, следовательно, различный по свойствам. Существуют три сорта порохового угля: черный, бурый и шоколадный (табл. 1).

Температура обжига и содержание углерода в разных сортах порохового угля

Шоколадный уголь изготовляется специально для фабрикации шоколадного призматического пороха, назначавшегося для длинных пушек большого калибра. С переходом к бездымным порохам шоколадный призматический порох потерял свое значение, и вместе с ним отпала потребность в шоколадном угле. Цвет черного угля в кусках - синевато-черный, в порошке - черный. Бурый уголь имеет красновато-бурый цвет, бархатистый вид и жирен наощупь. Бурый уголь легче воспламеняется и обладает большей скоростью горения, вследствие чего пороха с бурым углем, изготовленные в одинаковых условиях, горят быстрее, чем пороха с черным углем.

Для приготовления порохового угля пользуются различного устройства печами, которые должны давать наиболее чистый уголь, незагрязненный посторонними примесями и вполне однообразный по обжигу. Этим условиям в достаточной степени удовлетворяют горизонтальные неподвижные и подвижные чугунные или железные ретортные печи. Дрова, предназначенные для выжигания порохового угля, выдерживают не менее двух лет в поленницах и перед обжигом распиливают и раскалывают на бруски длиной 35—40 см и толщиной 2,5—5 см. Из 100 весовых частей дров с 15% влажности получается 25—30 частей черного угля, или 35—40 частей бурого угля, или же 68—70 частей шоколадного угля. Обжиг угля на черный порох продолжается от 6,5 до 7,5 часов, а на бурый - около 9 часов. После разгрузки реторты и выдерживания угля в тушильниках (7—10 дней), для поглощения им необходимой влажности (7,5—10%), уголь подвергается ручной переборке на сортировочном столе с проволочной сеткой, с целью отделения недожженного угля с зольным и смолистым налетом. Для получения наиболее однообразного угля необходимо: 1) обжигать в ретортах всегда одно и то же количество дров, 2) поддерживать равномерную температуру обжига.

Фабрикация дымного пороха, являясь процессом чисто механическим, сводится к тщательному измельчению отдельных составных частей, смешению их и приданию зерну формы и размера соответственно сорту пороха. В течение многих веков пороходелы чисто опытным путем устанавливали состав и применяли способы изготовления дымного пороха в соответствии с техническими средствами своего времени.

К настоящему времени на пороховых заводах, на основании опыта, выработан следующий порядок фабрикации дымного пороха: 1) измельчение составных частей, 2) изготовление двойных смесей, 3) смешение составных частей, т. е. изготовление тройных смесей, 4) получение пороховой лепешки, 5) дробление пороховой лепешки в зерно, 6) полировка зерна, 7) сушка пороха для удаления влаги, 8) чистка или отвейка пороха, разымка, смешение в партии и укупорка.

Измельчение составных частей производится обыкновенно в железных цилиндрических бочках, вращающихся на оси. На внутренней поверхности бочки расположены продольные ребра, увлекающие массу при вращении. Вместе с измельчаемым материалом в бочку помещают двойное по весу количество бронзовых шариков диаметром около 12 мм. При употреблении бочек диаметром 1,1 м и шириной 1,0 м, предельная скорость вращения установлена в 26 об/мин. Время измельчения в бочках (от 3 до 7 часов) зависит от устройства аппаратуры, величины закладки и требуемого сорта пороха. Уголь предварительно размалывают на специальной мельнице «Эксцельсиор» и измельчают отдельно или вместе с серой. Измельчение селитры не обязательно, в особенности, если она получается заводом в виде мелких кристаллов. После измельчения составных частей и получения двойных смесей производят расчет и навеску их для составления тройных смесей, которые уже представляют собою пороховой состав, чрезвычайно легко взрывающийся; поэтому обработку его производят в кожаных или деревянных бочках, обложенных внутри кожей, с применением деревянных бакаутовых шариков. При диаметре бочек в 2 м и шириной 0,75 м загрузку делают из 164 кг состава и 164 кг бакаутовых шариков. Число оборотов барабана - 18 в минуту и время обработки — от 5 до 10 часов. После смешениями замены глухой крышки рамой с сеткой, состав спускают в деревянный ящик и перевозят для просейки на специальных аппаратах с шелковыми ситами.

Большинство пороховых заводов признает необходимым после бочечного смешения подвергать пороховой состав бегунной обработке с целью уплотнения его и более тщательного смешения составных частей. Лучшими в смысле безопасности и производительности следует считать бегуны системы завода Круппа-Грузона в Магдебурге. Бегунный лежень и катки изготовлены из лучшего зеркального закаленного чугуна, тщательно отшлифованного и отполированного. Каждый бегун или каток, весом в 5500 кг, вращается на своей оси, соединенной с главным вертикальным валом, и в своем движении совершенно не зависит от другого катка. Бегуны подвешены на двойных тягах к коромыслу, сидящему на главном вертикальном валу; поэтому не м. б. соприкосновения катков с лежнем, и во время движения работающая поверхность катка всегда остается параллельной поверхности лежня. Привод м. б. вертикальным или нижним; центральная ось удлинена настолько, что вся передача находится вне рабочего помещения, благодаря чему значительно увеличивается безопасность. Бегун может работать на малом (1/4 об/мин.) и быстром (12 об/мин.) ходу. Для измельчения просеянный тройной состав засыпается в количестве 65 кг на бегунную тарелку, равномерно распределяется на ней и сейчас же смачивается из лейки водой (от 2 до 3,5% от веса закладки) во избежание распыления. Затем бегун пускается на тихий ход (3—4 полных оборота), пока пороховая мякоть не прессуется в твердую плитку, после чего он переводится на быстрый ход. Состав обрабатывается для высших сортов пороха в течение 4 часов, для охотничьих - 2 часа и для минных - 1 час. Бегунная обработка имеет особое значение для тех сортов пороха, от которых требуется наибольшее однообразие. К невыгодам этого способа следует отнести его опасность и дороговизну по сравнению с бочечным. Способ бочечно-бегунный, применявшийся на казенных заводах, дешевле чисто бегунного, и при нем получается порох большей плотности. По окончании обработки пороховой состав имеет вид плитки, зерен и отчасти пыли. Состав выгребают с тарелки в деревянные лохани и отвозят в протирочное отделение, где его дробят и протирают через сито и в виде смеси зерен и пыли отправляют в прессовочную мастерскую.

Прессование пороховой смеси производится на вертикальных гидравлических прессах, состоящих из заделанного под полом мастерской цилиндра с поршнем, оканчивающимся сверху площадкой. С цилиндром соединены 4 стойки с укрепленным сверху упором. Пороховой состав насыпают слоями (до 30 слоев по 8 кг) в парусиновые или шерстяные платки на платформу тележки, перекладывают медными листами и по рельсам вкатывают в пресс. При движении поршня площадка его поднимает тележку и спрессовывает состав. Некоторые заводы производят горячее прессование порохового состава в прессах (фиг. 1), допускающих нагревание состава до температуры расплавления серы.

Прессование порохового состава в прессах

Пар подводится по трубкам, присоединенным к полым плитам, между которыми помещаются пакеты с пороховым составом. Благодаря горячему прессованию порох получается менее гигроскопичным.

Дробление пороховой лепешки, с целью получения порохового зерна, производится на зернильных машинах, в которых пороховая лепешка дробится между бронзовыми вальцами с зубьями. Устройство такой машины, системы завода Круппа-Грузона, с двумя парами бронзовых вальцов показано на фиг. 2 (размеры в мм).

Зернильная машина системы завода Круппа-Грузона

Под вальцами на ремнях подвешены сита, получающие колебательные движения от шатуна. Пороховые зерна, проходящие через верхнее сито, собираются как годные. Крупные зерна, не прошедшие через первое сито, падают на вторую пару вальцов. Зерно, прошедшее через мелкое сито, отделяется как мелочь. Указанные на фиг. 2 размеры сит рассчитаны для получения минного пороха; для зернения порохов других сортов изменяют расстояние между вальцами и ставят другие сита. Производительность такой машины 2—2,5 тонны пороха в 8-часовой рабочий день. Некоторые заводы пользуются зернильными машинами с несколькими парами зернильных вальцов и с элеваторной подачей крупноты для повторного измельчения.

Пороховое зерно, полученное с зернильной машины, имеет неровную поверхность и острые углы, вследствие чего порох легко может перетираться в мякоть при тряске, и малую гравиметрическую плотность, а открытые поры способствуют увеличению гигроскопичности зерна. Эти недостатки заставили ввести после зернения операцию полировки. В дубовые барабаны загружают 150—200 кг порохового зерна и приводят их во вращательное движение со скоростью 18—20 об/мин. Вследствие трения зерен друг о друга и о стенки барабана сглаживаются неровности и острые углы, и зерна приобретают округлую форму. Время полировки - от 3 до 10 часов в зависимости от сорта пороха. Для придания пороху хорошего внешнего вида и блестящей поверхности, что особенно ценится в охотничьих порохах, полировку ведут с прибавкой некоторого количества графита.

После полировки избыточное количество влажности пороха удаляют сушкой пороха в сушильнях - на столах, через которые продувается воздух, нагретый до 20—45°. Количество влажности, остающееся в зернах по окончании сушки - около 0,5—1,0%.

Для получения однообразных по размерам сортов пороха производят сортировку или разымку его на специальных разымочных приборах с ситами различных размеров. Разнятый или сортированный порох содержит в себе еще некоторое количество пороховой пыли и графита, которые удаляются при последующей чистке дымного пороха в шелковых мешках или в барабанах с парусиновыми стенками. Иногда после чистки производят окончательную сортировку порохового зерна.

Ежедневные выработки пороха, разделенного по сортам, представляют небольшие партии, которые, естественно, должны отличаться по своим физико-химическим и баллистическим качествам. Поэтому для образования большой партии (16—80 т) с однородными свойствами малые партии подвергают тщательному смешению. Смешение производится на специальных приборах, допускающих систематическое перемешивание малых партий.

Лучшие сорта охотничьих порохов, со сферической формой зерна, т. н. «жемчужные», изготовляются на особых аппаратах с двумя горизонтально поставленными тарелками, между которыми помещают мешок с 5 кг мелкого порохового зерна и пороховой мякоти. Благодаря вращательным движениям тарелок в горизонтальной плоскости происходит скатывание порохового состава в зерна сферической формы.

Испытание дымного пороха. Различное назначение дымного пороха вызывает и различные нормы технических требований, предъявляемых к ним. Поэтому различают технические условия военного ведомства для порохов, назначаемых для военных целей, и технические условия, установленные применительно к требованиям спортивной и промысловой охоты. Пороха для военных целей при приемке подвергаются: 1) наружному осмотру - для установления чистоты, отсутствия белого налета, комков и т. п.; 2) исследованию физических свойств - с целью определения: а) достоинства разымки, б) степени влажности, в) гигроскопичности, г) количества пыли, д) гравиметрической и е) действительной плотностей; 3) химическому анализу - для определения составных частей.

Состав и характеристика различных дымных порохов приведены в табл. 2.

Состав и характеристика различных дымных порохов

Состав минных порохов: 70—71% калиевой селитры, от 9 до 15% серы и от 10 до 17% угля.

Баллистические испытания охотничьих дымных порохов состоят в определении начальных скоростей дробин и наибольшего давления пороховых газов в патроннике оружия. При стрельбе из ружья 12-го калибра (диаметр ствола 18,8 мм) зарядом пороха от 5,5 до 6 г и весе заряда дроби №6 в 36 г скорость дроби в расстоянии 10 м от дула ружья д. б. в пределах 310±15 м/сек. Среднее давление пороховых газов группы выстрелов не должно превышать 450 atm, причем давление отдельных выстрелов не должно превышать 550 atm. 

В конце 1925 года, в связи с новыми требованиями, предъявляемыми спортивной и промысловой охотой, были пересмотрены и утверждены следующие физико-химические и баллистические нормы качеств дымных охотничьих порохов, применительно к тем сортам, выработку которых установили у себя пороховые заводы: 1) плотность для разных сортов порохов, вследствие особенностей фабрикации на заводах, установлена в пределах 1,55—1,70; 2) гравиметрическая плотность должна быть не менее 0,870; 3) влажность - в пределах 0,7—1,2%; 4) увлажняемость (при 4 ч.) - не более 3,0%; 5) размеры пороховых зерен в мм мелкого сорта 0,12—0,60, среднего сорта 0,60—1,20 и крупного сорта 1,20—1,70; 6) состав пороха: калиевой селитры74—78%, серы 8—10%, угля 14—16%; 7)при стрельбе из дробовика 12-го калибра зарядом пороха в 5,5—6,5 г и весе заряда дроби №6 в 35—36 г начальная скорость дроби на расстоянии 10 метров от дула д. б. в пределах 290±15 м/сек и среднее давление пороховых газов не более 450 atm; наибольшее давление пороховых газов отдельного выстрела не д. б. более 550 atm. Для перехода к весам пороха и дроби для зарядов дробовиков 16-го и 20-го калибров веса следует брать соответственно с коэффициентами 0,9 и 0,8. Для жемчужных (сфероидальных) сортов охотничьих порохов установлены размеры в мм: для мелкого 0,5—0,8, среднего 0,8—1,2, крупного 1,2—1,7. Для минных сортов величина зерен: крупного 5,0—8,5, мелкого 0,7—2,5.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.