Лекция 2

Пороха и их свойства.

В артиллерийской технике в качестве источников энергии движения снарядов, пуль, мин, реактивных снарядов используется порох. Пороха относятся к группе метательных веществ. Основной вид взрывчатого превращения пороха – горение, не переходящее в детонацию. Пороха в основном горят закономерно параллельными слоями, это позволяет регулировать газоприток и управлять явлением выстрела.

По назначению обычно пороха разделяют на 4 группы:

1.Орудийные 2.Для стрелкового оружия

3. Минометные 4. Ракетные.

Виды и составы порохов.

Различают нитроцеллюлозные и смесевые пороха. Нитроцеллюлозные – основа нитроцеллюлоза пластифицированная растворителем.

Их три группы:

1. НЦП (нитроцеллюлозные пороха) на летучем растворителе. Готовятся на нитрате целлюлозы с содержанием азота более 12% (N>12%), который называется пироксилином летучий растворитель – спиртоэфирный растворитель.

2. НЦП на труднолетучем растворителе и не летучем растворителе. Готовятся на нитрате целлюлозы с содержанием азота менее 12% (N<12%), который называется коллоксилином. Пороха эти называются баллиститами. Коллоксилин пластицируется либо нитратами многоатомных спиртов (нитродигликоль, нитроглицерин и т.д.) либо нитроароматическими соединениями (ди – или тринитротолуол и др.). Применение нашли главным образом труднолетучие растворители – нитраты многоатомных спиртов. Название порохов соответствует названиям нитратов: нитроглицериновый, нитродигликолевый и т.д.

3. НЦП на смешанном растворителе – кордиты. Основа – пироксилин с высоким содержанием азота (N), а растворитель смешанный (спиртоацетоновый или спиртоэфирный раствор).

Имеются пороха эмульсионного приготовления и пороха без растворителя.

Виды нитроцеллюлозы и ее содержание в исходном продукте.

В хлопке - 9293%; в древесине - 5060%.

Исходный продукт обрабатывается смесью азотной и серной кислотой.

По степени нитрации различают:

Коллоксилин N=11.5-12%

Пироксилин №2 N>12% (12.05-12.4%)

Пироксилин Менделеева N=12.5-12.7%

Пироксилин №1 N=13-13.5%

Смесевой пироксилин (№1+№2) N=12.7-13.1%

Производство нитроцеллюлозы.

1. Нитрирование целлюлозы – выдержка в H₂SO₄+HNO₃.

2. Промывка (отжим в центрифугах, промывка в холодной воде).

3. Стабилизация (удаление 1% кислоты и примесей).

а) кислая и щелочная промывка в чанах

б) измельчение

в) горячая промывка

4. Составление общих партий.

5. Флегматизация (при необходимости).

6. Графитовка (устранение электризации и слипания).

Производство пироксилиновых порохов.

1. Обезвоживание пироксилина.

2. Смешивание пироксилина с растворителем.

3. Прессование (форматирование).

4. Предварительное провяливание.

5. Резка на определенный размер.

6. Вторичное провяливание.

7. Сортировка.

8. Вымочка (удаление механических примесей).

9. Сушка окончательная.

10. Составление малых партий.

11. Составление общих партий.

12. Упаковка.

13. Физико-химические и баллистические испытания.

Состав пироксилиновых порохов.

Компоненты	Состав пороха в %
	Для орудий		винтовочный	пистолетный
	Обыкновенный	Беспламенный
Пироксилин	93-96	81	91-95	96.7
Растворитель	1-4	2	1	0.5
Стабилизатор	1(дифениламин)	1	1	1
Флегматизатор	-	-	2-6	-
Графит	-	-	0.2-0.3	0.3
Специальные добавки	-	15	-	-
Влага	1.5-2.0	1.0	1.3-1.5	1.5

Смесевые пороха: 75% KNO₃, 15% древесного угля, 10% серы.

Характеристики пороховых элементов и марки порохов.

1.Форма:

Пластинчатые, зерненные, ленточные, спиралевидные, кольцевидные, шаровидные.

2e – толщина свода (2e₁ – минимальный размер сечения), d – диаметр канала (отверстия) D  диаметр зерна, L – длина зерна – это важнейшие геометрические характеристики.

2. Марки порохов.

Для обозначения марки порохов служат преимущественно характеристики, определяющие его баллистические свойства. Это состав, форма, толщина свода.

Зерненые пороха:

4/1, 6/7, 12/7 число 2е₁ в десятых долях мм.

Ленточные пороха:

Л-35 2е₁=0.35 в сотых долях мм.

Трубчатые пороха:

ПЛ 12-10.

0.12 – толщина в 100^х долях мм.

1.0 – ширина в 10^х долях мм.

В морской артиллерии:

75/50, 152/57, 130/50 числитель - калибр, знаменатель - длина ствола в калибрах.

Природа порохов обозначается следующим образом:

• нитроглицериновые пороха имеют маркировку Н в соответствии с другими буквами и цифрами: НДГ-3 16/1; НДГ-2 130/50;

• нитродиглицериновые пороха: ДГ-4 13/1;

• пироксилиновые пороха обозначают прямо с формы без буквенных обозначений.

На боевых зарядах (гильзах или картузах), а так – же в документах и на упаковке кроме этого указывают:

1. Особенности изготовления порохов:

СВ – из свежего пироксилина;

ПСР – порох полученный переделкой старых порохов;

В/В – военного времени;

УФ – ускоренной фабрикации.

2. Дробью – № партии (числитель) и год выпуска (знаменатель).

3. Шифр завода – изготовителя.

20/1 Тр 4/58 К – пироксилиновый порох из свежего пироксилина, трубчатый с 1 каналом, 2е₁=2 мм, 4^я – партия, 1958 год, завод “K”.

Физико-химические характеристики порохов.

1. Плотность () – зависит от состава и условий изготовления. НЦП =1.54–1.65 г/см³; _ср=1.6 г/см³=1600 кг/м³. Баллиститы и кордиты =1.58 г/см³.

2. Объем газообразных продуктов горения 1 кг пороха, сгорающего при условиях (Т=288 К, р=1 атм) w₁=800–1000 дм³/кг.

3. Количество тепла при сгорании 1 кг пороха в постоянном объеме Q_w=600–1250 ккал/кг.

4. Температура горения пороха – Т₁ (температура газообразования).

Можно определить опытным путем:

dQ_w=du+dl (dl  0); du =C_wdT т.е. dQ_w=C_wdT;

или Q_w=C_w(T₁-T₀); T₀=291⁰K – до этой температуры охлаждают порох:

Тогда

1. Сила пороха  [кгсм/кг] работа совершаемая 1 кг пороховых газов, совершаемая при р=1 атм, при нагревании от 0⁰С до Т₁.

=RT₁=(P_аW1/273)T₁ (=0.8 – 1.2510⁶ дж/кг); P_a=1.033 кг/см²);

2. Коволюм  [дм³/кг] зависит от природы пороха. 0,001W дм³/кг.

3. Коэффициент скорости горения u₁ [(дм/c)/(кг/см²)].

Скорость горения пороха при р=1 атм:

пироксилиновый u₁=0.06 – 0.009 [(мм/c)/(кг/см²)]

нитроглицериновый u₁=0.07 – 0.125 [(мм/c)/(кг/см²)]

4. плотность заряжания:

=/W₀ [кг/дм³] характеризует dP/dT и P_m.

_гр – гравиметрическая плотность показывает сколько можно max уложить в камору пороха данной формы.

6