ПОРОХА
(т. наз.
метательные ВВ), твердые смеси орг. и(или) неорг. соединений, способные устойчиво
(без перехода во взрыв или детонацию) гореть в широком интервале внеш.
давлений (0,1-1000 МПа). П.-источники энергии для сообщения снарядам, ракетам
и т. д. необходимой скорости полета к цели.
Для создания режима устойчивого
горения с регламентир. скоростью тепло- и газовыделения П. формуют в виде монолитных
плотных зарядов с высокой мех. прочностью, не допускающей их разрушения в момент
выстрела в стволе орудия или при горении в ракетном двигателе. При сохранении
сплошности заряда горение П. происходит послойно -параллельными слоями в направлении,
перпендикулярном пов-сти горения заряда. Скорость тепло- и газовыделения определяется
величиной пов-сти заряда и линейной скоростью горения. Пов-сть заряда П. определяется
размером и формой его элементов, выполненных в виде цилиндров с одним или несколькими
каналами, пластин, лент, сфер и т. д. В зависимости от формы элементов величина
пов-сти заряда при горении изменяется по-разному. Горение с уменьшением пов-сти
заряда наз. дегрессивным и сопровождается уменьшением скорости газовыделения,
горение с увеличением пов-сти наз. прогрессивным. В случае постоянной или слабо
увеличивающейся пов-сти горящего заряда давление в стволе орудия или ракетной
камере остается приблизительно постоянным.
Скорость горения П. U
увеличивается с повышением давления р окружающего газа и т-ры заряда
Т0 по ур-нию: U = Bpv(l — АТ0), где
А, B и v эмпирич. постоянные, зависящие от состава П. В ракетной
камере с рабочим давлением ~ 10 МПа скорость горения П. составляет 1 см/с, в
ствольных системах с рабочим давлением 100-1000 МПа-10-100 см/с. Время сгорания
порохового заряда определяется не только скоростью горения, но и величиной наим.
размера отдельного элемента, т. наз. толщиной горящего свода, к-рая может колебаться
от 0,1 мм для короткоствольных систем до неск. дм для ракетных двигателей. В
ствольных системах П. сгорает за сотые и тысячные доли с, в ракетных двигателях-за
десятки с. При горении П. выделяется большое кол-во газов (до 1 м3/кг)
с т-рой 1200-3700 °С.
П. характеризуют теплотой
сгорания при постоянном объеме, объемом газообразных продуктов u0
и работоспособностью. Для ствольных систем работоспособность выражают работой,
к-рую производят газообразные продукты взрыва 1 кг П.,-т. наз. силой П. f=
p0u0Tг/273 в Н·м/кг,
где p0-атм. давление, Tг-макс. т-ра газов;
для ракетных систем работоспособность П.-единичный импульс (в Н·с/кг), к-рый
соответствует величине уд. тяги, развиваемой ракетным двигателем при сгорании
1 кг П.
В зависимости от хим. состава
обычно различают нитро-целлюлозные и смесевые П. Основа всех нитроцеллюлоз-ных
(бездымных) П.-целлюлозы нитраты, пластифицированные разл. р-рителями.
В зависимости от вида нитрата целлюлозы и летучести р-рителя различают пироксилиновые
П., баллиститы и кордиты. Пироксилиновые П. содержат пироксилин
(12,2-13,5% N), следы летучего р-рителя - пластификатора (чаще всего смеси этанола
с диэтиловым эфиром), небольшие кол-ва стабилизатора хим. стойкости П. (напр.,
дифениламин) и флегматизатора (напр., камфора), др. добавки. При изготовлении
пироксилиновых П. после смешения компонентов и их пластификации полученную массу
формуют в элементы с небольшой толщиной горящего свода (1,5-2,0 см), из к-рых
затем удаляют р-ритель. Теплота сгорания пироксилиновых П. ок. 4000 кДж/кг,
объем газообразных продуктов ок. 1000 л/кг, сила пороха ок. 106 Н·м/кг.
Применяют их только в ствольных системах. Баллиститы и кордиты-бездымные П.
для ствольных систем и твердые ракетные топлива.
Смесевые П.-гетерог. композиции,
состоящие, как правило, из кристаллич. окислителя (обычно NH4C1O4,
70-80% по массе) и горючего полимерного связующего (обычно синтетич. каучуки
и смолы, 10-20%). Кроме того, смесевые П. могут содержать пластификаторы, порошкообразный
А1 (10-20%), катализаторы горения, отверждающие добавки и др. Изготовление смесевых
П. включает тщательное смешение всех компонентов (связующее находится в вязкотекучем
состоянии), заполнение полученной массой изложницы или непосредственно ракетного
двигателя, отверждение заряда при нагревании. Применяют в качестве смесевых
твердых ракетных топлив. По сравнению с баллиститами смесевые П. обладают более
высокой уд. тягой, меньшей зависимостью скорости горения от давления и т-ры,
возможностью регулирования физ.-мех. характеристик и скорости горения при помощи
присадок. Благодаря высоким эластич. св-вам смесевых П. можно изготовлять заряды
жестко-скрепленными (на клеевой основе) со стенкой двигателя, что резко увеличивает
коэф. наполнения топливом двигательной установки.
К смесевым П. относят также
дымные (черные) П. Окислителем в таких П. служит KNO3 (70-80% по
массе), горючим-уголь (10-20%), связующим-сера (8-10%). Дымный П. легко воспламеняется
под действием искры и пламени; т. всп. ок. 300 °С; более чувствителен к
удару, чем нек-рые бризантные ВВ. Скорость горения запрессованных зарядов таких
П. при атм. давлении 8-10 мм/с.
Процесс изготовления дымного
П. включает измельчение исходных компонентов, их смешение, уплотнение смеси,
зернение, полирование и сортировку. Применяют дымный П. в патронах для охотничьих
ружей, снаряжения дистанц. колец в трубках и огнепроводных шнуров, в воспламенителях
к зарядам из нитроцеллюлозных П., зарядах типа шрапнели.
Раньше всех был применен
дымный П., место и время изобретения к-рого точно не установлены. Наиб. вероятно,
что он появился в Китае, а затем стал известен арабам. В Европе (в т.ч. в России)
дымный П. начали применять в 13 в.; до сер. 19 в. он оставался единственным
ВВ для горных работ и до кон. 19 в.-метательным ср-вом. Пироксилиновый П. впервые
получен в 1884 П. Вьелем, кордит-ный - в кон. 19 в. в Великобритании, баллиститный
- в 1887 А. Нобелем. В России произ-во бездымного П. осуществлено в 1890 благодаря
работам Д. И. Менделеева. Заряды из баллиститных П. для ракетных снарядов впервые
разработаны в СССР в 30-х гг. и использовались в Великую Отечественную войну
в гвардейских минометах "Катюша".
Лшп.: Сарнер
С., Химия ракетных топлив, пер. с англ., М., 1969; Горст А. Р., Пороха и взрывчатые
вещества, 3 изд., М., 1972. Б. С. Светлов.
|