Артиллерийские пороха и взрывчатые вещества

Пороха и взрывчатые вещества в артиллерийских орудиях и боеприпасах применяются в качестве мощного источника энергии. По химической природе они относятся к одной группе — взрывчатым веществам.

Расход взрывчатых веществ в мирное и, особенно, в военное время велик и продолжает возрастать. Так, если в первую мировую войну было израсходовано около 5 млн. т, то во вторую мировую войну — более 10 млн. т. взрывчатых веществ.

Взрывчатым веществом (ВВ) называется химическое вещество пли смесь веществ, способных к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению (взрыву) с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов. Реакция взрывного превращения может протекать в виде горения или детонации.

При горении теплота, выделяющаяся в зоне реакции, передается путем теплопередачи от горячих продуктов к ближайшему слою ВВ, вызывая в нем интенсивную химическую реакцию. В замкнутом объеме (в стволе орудия, камере ракетного двигателя) реакция горения сопровождается резким звуком. Скорость горения ВВ в замкнутом объеме с возрастанием давления увеличивается, и горение может переходить в детонацию.

При детонации механизм химического превращения ВВ состоит в передаче энергии от слоя к слою волной сжатия, т. е. ударной волной, со скоростью несколько тысяч м/с. Детонация характеризуется резким скачком давления в месте взрывного превращения, до (30-40) * 106 Н/м2 (300—400 тысяч кгс/см2), и очень резким дробящим действием на окружающую среду. Взрывное превращение при устойчивой детонации характеризуется скоростью детонации Д, которая существенно зависит от плотности ВВ (для тротила Д = 6200-6950 м/с).

По применению ВВ подразделяются на метательные (к ним относятся пороха и ракетное топливо), бризантные, инициирующие ВВ и пиротехнические составы.

Метательные ВВ служат источником энергии для метания тел (снаряда, осколков) или движения ракеты. Основной вид их взрывного превращения — горение, при котором боеприпасу за счет давления пороховых газов сообщается скорость, необходимая для доставки к цели или выполнения других функций (выталкивания боевых элементов и снаряжения из кассетных боеприпасов, осветительных снарядов и др.).

Метательные ВВ в артиллерии называются порохами и применяются в боевых зарядах артиллерийских выстрелов (артиллерийские пороха), а также в воспламенителях зарядов и взрывателей, в вышибных зарядах снарядов (дымный ружейный порох).

Дымный порох является механической смесью калиевой селитры (75%), серы (10%) и древесного угля (15%). Он изготовляется в виде мелких зерен черного цвета. При содержании влаги более 2% дымный порох трудно воспламеняется, поэтому элементы боеприпасов с дымным порохом при эксплуатации необходимо оберегать от увлажнения (дождя, росы, снега). Дымный порох чувствителен к пламени и к искре. Попадание пули в ящик с порохом приводит к взрыву.

По типу пластификатора (растворителя нитратов целлюлозы) и способу производства артиллерийские пороха делятся на пироксилиновые и баллиститные.

Пироксилиновый порох (рис. 1) получают нитрованием клетчатки (обработка азотной кислотой) с последующей пластификацией этиловым спиртом для улучшения формообразования. Пироксилиновые пороха применяют в виде зерен (одноканальные и семиканальные). Основной характеристикой отдельного порохового элемента (зерна) является толщина горящего свода 2еr, определяющая время горения каждого порохового элемента. Пример маркирован таких порохов: 9/7,4/1,14/1, где 2еr соответственно равна 0,9 мм, 0,4 мм и 1,4 мм, а цифры в знаменателе обозначают количество каналов в зерне.

Элементы одной марки пороха имеют строго определенные геометрические размеры, что необходимо для обеспечения одинаковых условий горения при выстреле.

аходят применение следующие виды пироксилиновых порохов: обыкновенный, беспламенный, малогигроскопичный, малоэрозионный и флегматизированный.

Пироксилиновые пороха хорошо формуются в различные по форме и размерам пороховые элементы, нетермопластичны и имеют достаточно высокую механическую прочность. К их недостаткам относятся: трудность снижения энергетических характеристик (калорийности) для уменьшения разгара и повышения живучести ствола, потеря летучего растворителя (спирта) при длительном хранении пороха и трудно учитываемое поэтому изменение баллистики снарядов и кучности стрельбы.

Баллиститные пороха бывают артиллерийские, минометные и ракетные. Их получают нитрованием клетчатки труднолетучими растворителями: нитроглицерином, нитродигликолем, нитрогуанидином и нитроксилитаном. В зарядах к минометам, безоткатным орудиям и гранатометам применяются высококалорийные баллиститные пороха. «Холодные» пороха применяют в зарядах мощных орудий.

Баллиститные пороха обеспечивают возможность регулирования калорийности за счет различных добавок, имеют высокую стабильность баллистических свойств при длительном хранении. Их недостатками являются: термопластичность, малая механическая прочность, трудность формования в мелкие зерна.

Баллиститные пороха изготавливаются: артиллерийские — в форме трубки; минометные — ленты, кольца, спирали (см. рис. 1). Пример маркировки порохов: НДТ-3 14/1 — нитроглицериновый порох; 3 —группа калорийности пороха; 2e1 = l,4 мм; 1 — одноканальная трубка.

Бризантные ВВ используются для разрушения и дробления корпусов снарядов, боевых частей, боевых элементов кассетных боеприпасов, а также для создания передачи и усиления детонационного импульса в элементах огневой цепи взрывателей. Они применяются в виде разрывных зарядов снарядов и боевых частей, передаточных зарядов и детонаторов во взрывателях. Большинство применяемых в артиллерии бризантных ВВ малочувствительны к эксплуатационным воздействиям. Основной вид их взрывного превращения — детонация, которая возбуждается при помощи инициирующих ВВ.

В качестве бризантных ВВ наиболее широко применяются тротил, гексоген, октоген, ТЭН и их смеси. В целях понижения чувствительности к внешним воздействиям и повышения безопасности эксплуатации гексоген, октоген и некоторые другие бризантные ВВ флегматизируются (флегматизатор — органическое вещество, понижающее чувствительность ВВ). Для повышения энергетических характеристик в смесевых бризантных ВВ используются порошкообразный алюминий и другие добавки. В военное время могут применяться аммотолы (аммиачная селитра с тротилом), так как они имеют широкую сырьевую базу.

Бризантные ВВ должны удовлетворять требованиям безопасности в обращении, быть чувствительными к детонирующему импульсу, стабильными при длительном хранении и иметь широкую сырьевую базу.

Инициирующие ВВ служат для возбуждения детонации бризантных ВВ и применяются в средствах инициирования (капсюлях-воспламенителях, электровоспламенителях, капсюлях-детонаторах, пиропатронах и т. д.). В качестве инициирующих ВВ применяются: азиды свинца и других металлов, гремучая ртуть, тринитрорезирцинат свинца (ТНРС) и др.

Инициирующие ВВ имеют высокую чувствительность к удару, трению, тепловому и детонационному импульсам.

Пиротехнические составы — это, как правило, механические смеси неорганических окислителей с органическими и металлическими горючими и цементирующими добавками. Основной вид их взрывного превращения — горение, причем, как правило, с малой скоростью. Они применяются в отдельных элементах огневой цепи взрывателей (замедлители, усилители, дистанционные устройства для отсчета времени), в осветительных и зажигательных снарядах, зарядах для салютов и др. Пиротехнические составы и боеприпасы, снаряженные ими, являются особо пожароопасными, что требует строгого соблюдения правил безопасности при их эксплуатации.