Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

объем взятого вещества перед началом горения. Давление газов при горении черного пороха достигает 6400 кгс/см2, температура горения 2200 °C. Приготовление черного пороха заключается в тщательном смешении всех компонентов в бегунах, затем увлажнения водой или водно-спиртовой смесью, последующего прессования до удельного веса 1,6…1,75 г/см3. После увлажнения смеси водой по высыханию массы ее прочность достаточно велика для последующего зернения и без прессования. Прессованные лепешки затем дробятся на зерна различной величины, которые просеиваются на различные фракции, затем полируются, графитизируются, окончательно просеиваются. Размер зерен может колебаться от 0,25 мм (для ручного оружия) до 50 мм (для артиллерийских орудий).

В пиротехнике достаточно часто применяется, так называемая, пороховая мякоть, представляющая из себя растертый в пыль зерненный черный порох или непрессованная смесь веществ рецептуры ружейного пороха.

Хлоратные пороха

В начале XIX века были попытки увеличить силу дымного пороха путем замены нитрата калия на хлорат калия (бертолетова соль). Из известных составов приведем два рецепта.

Порох Бертолле:

КСlO3.… 75%

С… 15%

S… 10%

Порох Д'Ожанда:

КСlO3… 49%

Желтая кровяная соль… 28%

Сахар… 23%

Хлоратные пороха в 1,5…2 раза сильнее черного пороха, но отличаются повышенной чувствительностью к механическим и тепловым воздействиям.

Зеленые пороха

В середине XIX века были разработаны, так называемые, зеленые пороха, цвет которых определялся, содержащимися в составе пороха, солями пикриновой кислоты. Зеленые пороха относятся к классу малодымных смесевых порохов и до изобретения бездымных порохов некоторое время употреблялись как более мощные, нежели черный порох. В настоящее время они не используются. Ниже приводятся рецепты некоторых зеленых порохов.

Порох Дезиньоля:

Пикрат калия С6Н2(NO2)3KO — пушечный… 16,4 %; ружейный… 28,6%

Нитрат калия KNO3 — пушечный… 74,4 %; ружейный… 65,0%

Уголь С — пушечный… 9,2 %; ружейный… 6,4%

Порох Брюжера:

Пикрат аммония С6Н2(NO2)3NH4O… 54%

Нитрат калия KNO3… 46%

Порох Фонтеня для разрывных бомб:

Пикрат калия… 50%

Хлорат калия… 50%

Русский порох для подводных мин и разрывных снарядов:

Пикрат аммония… 27,8%

Нитрат аммония… 72,2%

Пороха с окислителем хлоратом калия, а также пороха, содержащие в своем составе соли пикриновой кислоты, являются пиротехническими составами значительной чувствительности к механическим и тепловым воздействиям. Инициирование таких составов огневым импульсом в замкнутой оболочке в достаточных количествах приводит к переходу горения во взрыв значительно легче, чем в каких бы то ни было иных пиротехнических составах. Инициирование таких смесей капсюлем-детонатором приводит к возбуждению взрыва со 100 % вероятностью. Составы содержащие в себе как пикраты так и нитрат аммония могут детонировать как взрывчатые вещества пониженной и даже нормальной мощности.

Белые пороха

К белым порохам, цвет которых определяет, название могут быть отнесены порох Д'Ожанда, а также американский крезол-сульфонатный порох:

Нитрат натрия… 65%

Крезол-сульфонат… 35%

Порох приготовляется сушкой водного раствора смеси обоих веществ, чем отличается от способа приготовления иных пиротехнических смесей механическим смешением.

Адсорбционные пороха

Автором книги в 1970 г. были разработаны пороха, названные им адсорбционными, по названию основного процесса получения таких порохов. Процесс получения включает в себя приготовление перенасыщенного раствора какого-либо окислителя в соответствующем растворителе и воздействие этим раствором на способное к адсорбции горючее.

Наибольшей способности к адсорбции среди распространенных горючих является уголь в активированной форме, поэтому наиболее просто получающиеся адсорбционные пороха включают в состав указанное горючее. Окислитель, используемый в адсорбционном порохе на активированном угле, должен обладать значительной растворимостью в воде, используемой в качестве растворителя. Значительной растворимостью в воде при повышенной температуре, необходимой для приготовления перенасыщенного раствора, обладают нитрат калия и нитрат аммония. Составы на основе нитрата аммония, однако, очень гигроскопичны и без специальных мер, не допускающих их увлажнение, не применимы.

Раствор нитрата калия приготовляется при нагревании до кипения, пока вводимый нитрат калия не перестанет растворяться в кипящем растворе, затем кипящим раствором воздействуют на подогретый до 100 °C молотый активированный уголь. Смесь перемешивается при добавлении горячего перенасыщенного раствора, пока не достигнет сметанообразного состояния. После этого смесь выливается в формы для затвердевания или в корпуса реактивных двигателей. Сушка производится естественным способом, причем, в процессе сушки происходит частичное высаливание окислителя на поверхность состава, не влияющее на его свойства. После сушки форм производится их дробление и зернение обычным способом.

Количество могущего адсорбироваться нитрата калия недостаточно для полного окисления угля в составе, поэтому адсорбционный порох имеет отрицательный кислородный баланс, однако, в связи с простотой производства и возможностью снаряжения им реактивных двигателей методом заливки, не исключается возможность практического использования. Целесообразно вводить в указанный тип пороха перхлорат аммония при приготовлении раствора окислителя, его введение увеличивает скорость горения пороха, его силу и удельную тягу при использовании в ракетных двигателях.

Адсорбционные пороха на активированном угле приобретают нулевой кислородный баланс при употреблении в качестве окислителей нитрата или перхлората лития или смеси нитрата калия с указанными веществами, возможно применение хлората и перхлората бария, однако, пороха на их основе будут значительно гигроскопичны.

Иные дымные пороха

Существует значительное количество составов порохов, не описанных в данной книге, применяемых в различных специальных целях, например, замедлительных устройствах. Такие пороха редко обеспечивают стабильность характеристик в широком интервале температур при использовании в небольших устройствах. Имеется рецептура пороха, удовлетворяющего указанные требования:

Азид свинца… 27,2%

Бор (чистота 90–92 %)… 8,8%

Нитрат бария… 64%

Имеется рецептура пороха, созданного автором и не уступающего по характеристикам черному пороху, однако, не содержащем элементарную серу:

Нитрат калия… 75%

Уголь… 12,5%

Тиомочевина (H2N)2CS… 12,5%

Способ его изготовления несколько отличается от изготовления черного пороха. Смесь нитрата калия и угля увлажняется раствором в воде необходимого количества тиомочевины, после высыхания массы производится дробление и зернение в обычном порядке.

Реактивные составы (смесевые пороха)

Смесевые ракетные пороха состоят из дискретных частиц твердых окислителей и горючих или из частиц окислителя, помещенных в массу горючего.

Энергетические свойства ТРТ наиболее полно оцениваются величиной удельной тяги (удельного или единичного импульса) РДТТ, то есть величиной тяги двигателя Р, отнесенной к расходу G топлива в единицу времени.

Руд = Р/G [сек]

Удельная тяга РДТТ зависит от состава и свойств топлива, от полноты его сгорания и степени расширения газов в сопле.

Величину удельной тяги можно определить либо при помощи достаточно сложного термодинамического расчета, либо опытным путем испытаний опытного двигателя или модельного микродвигателя и