Классификация и области применения порохов

Порох – вид ЭКС, способный к устойчивому закономерному горению без доступа извне кислорода воздуха или другого окислителя с выделением значительного количества тепла и газообразных продуктов. Пороха получают путем нитрования целлюлозы.

По химической природе НЦ – высокомолекулярное соединение, сложный эфир целлюлозы и азотной кислоты. Макромолекулы НЦ содержат атомы горючих элементов (С, H) и окислительный элемент (О). Следовательно, НЦ – монотопливо, способное к самостоятельному горению. Степень этерификации макромолекул НЦ и соответственно содержание азота (N=6,8…14,4%) неодинаково, вследствие чего это вещество неоднородно по химическому составу. Возможность горения порохов без доступа окислителей извне обеспечивается содержанием в их составе одновременно как горючего, так и окислителя в виде неорганических веществ (например, соли азотной и хлорной кислот и др.) или органических соединений, содержащих кислород (нитроэфиры, нитросоединения), а также галогенсодержащих.

Технические виды НЦ, применяемые в составе порохов, классифицируют на два основных класса: коллоксилины (N=11,8…12,3%) и пироксилины (N=11,8…13,5%). Пироколлодий Д.И. Менделеева содержит N=12,5…12,6%.

В зависимости от химической природы растворителя (пластификатора), вида НЦ, технологии топлив НЦП подразделяют на следующие классы:

на летучем растворителе, удаляемом после формования пороховых элементов, в сочетании с пироксилином – пироксилиновые;

на труднолетучем (в жидком агрегатном состоянии) и нелетучем (в твердом агрегатном состоянии) растворителях, не удаляемых в процессе производства, в сочетании преимущественно с коллоксилином – баллиститные;

на летучем удаляемом и труднолетучем неудаляемом растворителях в сочетании с пироксилином – кордитные.

Пороха могут быть достаточно просты по составу (включать 3…4 компонента) или представлять собой сложные системы, содержащие более 10 компонентов.

Пороха используют в виде зарядов, которые в отличие от современных зарядов твердых ракетных топлив состоят из элементов небольших размеров («порох») и различной геометрической формы (пластина, трубка или зерно с несколькими каналами). Масса заряда пороха исчисляется от нескольких граммов до нескольких килограммов.

Основными классифицирующими признаками, как правило, считают назначение, фазовое состояние, структуру, химический состав, способы изготовления порохов и элементов зарядов. Классификация по целевому назначению позволяет свести все многообразие составов к небольшому количеству типов, систематизировать требования к ним независимо от состава и осуществить общий подход к их разработке и применению. Вариант классификации порохов приведен на рис.

Пороха по назначению подразделяют на военные и народнохозяйственные. Пороха военного назначения, в соответствии с их преимущественным применением, подразделяют на орудийные, минометные, активно-реактивных систем, стрелкового оружия. Эти пороха составляют основной заряд – источник энергии и рабочего тела соответствующего вида вооружения, основной вид действия которого – метание снаряда, мины, пули и др. Пороха используют также в газогенераторах, аккумуляторах давления и других энергосиловых устройствах вооружения и военной техники. Эти пороха называют специальными.

Фазовый состав, структура, химический состав являются теми функциональными характеристиками, которые определяют все свойства порохов. В соответствии с общим определением фазы и фазового состояния пороха независимо от их назначения принято подразделять на гомогенные (однофазные) и гетерогенные (смесевые). К гомогенным условно относят нитроцеллюлозные составы, структурно-энергетической основой которых, являются нитраты целлюлозы (НЦ).

Рис.

Система «НЦ - пластификатор» в допустимых термодинамических соотношениях может считаться однофазной и представляет собой твердый раствор. Наличие в составе нитроцеллюлозных порохов (НЦП) небольшого количества нерастворимых добавок в жидком или твердом агрегатном

состоянии несущественно влияет на их фазовое состояние. Поэтому НЦП условно считают гомогенными системами.

Растворитель может быть активным, т.е. энергоемким, взрывчатым и инертным. Пироксилиновые пороха, в которых практически отсутствует растворитель (пластификатор), называют одноосновными, а баллиститные и кордитные соответственно – двухосновные.

Специальные ПП отличаются от обыкновенных наличием специальных добавок для придания отличительных свойств. К специальным артиллерийским порохам относят:

малогигроскопичные;

малоэррозионные;

беспламенные;

пламегасящие.