Развитие технологии производства пороха в России

В 1808...1809 г.г. были проведены широкие испытания русских порохов сравнительных с английскими, австрийскими, французскими и швейцарскими. Результаты испытаний показали, что по пробе в вертикальной мортирке и по гидростатической пробе русские пороха оказались в баллистическом отношении более сильными по сравнению с иностранными, что указывало на хорошо подобранный их состав и совершенную технологию.

О качестве русского пороха капитан одного военного французского корабля в 1810 г. писал: "Лучший порох на свете - это русский ... мы имели случай убедиться в превосходстве этого пороха над всеми известными сортами во время осады Корфу, когда русские бросали на значительное расстояние бомбы весом в 25 кг".

В первой половине XIX века наблюдается значительный рост мощностей пороховых заводов. В 1806 г. только на Охтинском пороховом заводе работало около 1000 человек, а производительность его составляла свыше 600 т в год. В 1827 г. были введены: медные бегуны новой конструкции, разымка пороха, гидравлические пресса для уплотнения состава, станки для зернения, приборы для очистки и мешки пороха и др. В 1828 г. учреждена должность инспектора пороховых заводов, в обязанность которого входило наблюдение за производством и приемка пороха.

В 1830 г. при Охтинском пороховом заводе создается школа для подготовки мастеров и подмастерьев порохового, селитренного и серного дела.

В 1844 г. А. А. Фадеевым был предложен способ безопасного хранения дымного пороха путем смешения его с графитом.

В 1845 г. К. И. Константинов предложил электробаллистический прибор, который нашел применение для определения скорости полета снарядов. В этот период дымный порох стал широко применяться как бризантное взрывчатое вещество в подводных минах В. С. Якоби и как метательное взрывчатое вещество в боевых ракетах К. И. Константинова.

Большое научное и техническое значение имели экспериментальные исследования состава продуктов горения дымного пороха, проведенные профессором Артиллерийской академии Л. Н. Шишковым в 1857 г. Им было установлено, что при горении 1 г дымного пороха образуется 0,68 г твердых веществ (K2SO4, K2CO3, K2S и ряд других) и 0,32 г газообразных продуктов (N2, CO2, CO и др.). Эти данные разъяснили причину образования дыма при выстреле и загрязнения канала ствола.

После изобретения в 1831 г. Бикфордом в Англии огнепроводного шнура дымный порох стал применяться для его изготовления.

Наиболее интенсивные работы по изменению состава, разработке новых форм пороховых элементов, усовершенствованию методов производства и испытаний дымных порохов были проведены в период принятия на вооружение армий нарезного оружия. К порохам стали предъявляться более высокие требования в отношении их плотности и прогрессивности горения в связи с повышением мощности пушек.

В пятидесятых годах XIX столетия состав военных дымных порохов в различных государствах Европы (России, Германии, Австрии, Франции, Англии, Италии и др.) был почти одинаков. Соотношения между компонентами колебались в следующих пределах: селитра 77,5...74,0%, сера 12,5...8.0%, уголь 16,0...12,5%.

Для ручного оружия готовился ружейный порох с размерами зерен от 0,55 до 1,00 мм, а для орудий - артиллерийский порох с размерами зерен от 1,25 до 2,0 мм. Для дальнобойных орудий большого калибра был разработан крупнозернистый порох с размером зерен от 6 до 10 мм. Применение крупнозернистых порохов увеличило время горения порохов, но не решило проблемы прогрессивности их горения. Этот вопрос был положительно решен лишь после изобретения А. В. Гадолиным и Н. В. Маиевским в 1868 г. прогрессивно-горящего пороха в виде шестигранных призм с семью каналами. Призмы с плотностью 1,68-1,78 г/см3 получались путем прессования ружейного пороха в матрицах на механическом прессе проф. А. Н. Вышнеградского.

В США Родман предложил в 1870 г. прогрессивный порох в виде дисков с отверстиями. Во Франции по предложению Кастана производили пороха параллелепипедной формы. В дальнейшем для снижения скорости горения стали применять бурый призматический порох, при производстве которого использовался слабо обожженный древесный уголь с содержанием углерода 52-55%.

Бурый порох имел следующее соотношение между компонентами: 76...80% калиевой селитры, 2...4% серы и 18...22% шоколадного угля. В некоторых образцах бурого пороха сера совершенно отсутствовала.

В конце XIX века техника производства дымного пороха достигла такого уровня, на котором за некоторым исключением она находится и в настоящее время. Технологический процесс производства его состоял тогда из следующих операций:

1) измельчения селитры, серы  и угля в виде двойных смесей  в железных бочках с бронзовыми шарами;

2) приготовления тройной  смеси путем смешения компонентов  в деревянных, обшитых кожей, бочках с бокаутовыми шарами;

3) уплотнения тройной  смеси под бегунами и прессованием  в гидравлических прессах;

4) зернения пороховой  лепешки на бронзовых вальцах с зубьями;

5) отпыловки, полировки и сортировки пороха;

6) мешки и укупорки пороха.

В 1874 г. Л. X. Виннер в России предложил уплотнение тройной смеси производить на обогреваемых прессах при 100...105°С. Этот метод получил название горячего метода прессования и сейчас почти вытеснил более опасный и энергоемкий метод уплотнения пороховой смеси под бегунами.

Методы испытания дымного пороха к этому времени также получили значительное развитие и состояли в следующем.

1. Физико-химические испытания:

1) определение размеров  зерен, действительной и гравиметрической плотности;

2) определение качества  исходных материалов (селитры, серы, угля) и состава пороха.

2. Баллистические испытания:

1) определение скорости  снаряда при помощи хронографа Буланже;

2) определение давления  пороховых газов при помощи крешерного прибора.

До конца XIX века на протяжении более пяти столетий дымный порох был по существу единственным взрывчатым веществом, которое применялось для метательных целей, для снаряжения снарядов и для проведения всевозможных подрывных работ в военном деле и в различных отраслях хозяйства.

 

 

 

 

 

 

 

2. ПОЯВЛЕНИЕ И  РАЗВИТИЕ БЕЗДЫМНЫХ ПОРОХОВ

 

Длительный застой в развитии взрывчатых веществ и порохов в течение многих столетий объяснялся низким уровнем естественных наук того времени и, в частности, химии.

Экономические и политические условия средневековья не способствовали развитию науки и техники. Химическая промышленность периода феодализма имела замкнутый, узко цеховой характер. В производстве существовали методы и рецептуры, тайно или явно передававшиеся от поколения к поколению. Подневольный рабский и крепостной труд не способствовал усовершенствованию производства, развитию науки и техники.

В конце XVIII и в начале XIX века в ряде стран Европы зарождается капитализм.

В этот период отмечается гигантский скачок в развитии естествознания. Химия вышла из рамок схоластики и стала развиваться на научной основе.

Особенно важное значение имело возникновение новой отрасли химии - органической химии, в результате развития которой появилось новое сырье и различные методы использования природных материалов.

Общий прогресс науки и промышленности вызвал небывалые до этого времени открытия в области физики, химии и, в частности, в области взрывчатых веществ и порохов.

Одно за другим синтезировались взрывчатые вещества, превосходящие по силе дымный порох. В 1832...1838 г.г. открыта нитроцеллюлоза, а в 1845 г. в России и Германии был получен и исследован пироксилин. В 1847 г. в Италии был получен, а в России в 1853 г. исследован нитроглицерин.

Оба эти вещества были впоследствии применены для изготовления бездымного пороха.

Большое влияние на усовершенствование дымных и появление новых бездымных порохов оказала внутренняя баллистика, развитие которой относится к этому же периоду.

К началу 1890 г. были созданы предпосылки для получения нитроцеллюлозных порохов на спирто-эфирном растворителе и на нитроглицерине. Следовательно, переворот в военном пороходелии в конце прошлого столетия не являлся случайным. Это не результат гениальности одного лица или счастливого открытия исследователя. Он был подготовлен всем развитием науки и промышленности XIX века.

Над разрешением проблемы получения более мощных и бездымных порохов, вызванной необходимостью повышения начальных скоростей снарядов и скорострельности орудий, работали сотни ученых и специалистов во многих странах мира.

Первенство в изобретении бездымного пироксилинового пороха принадлежит французскому инженеру Вьелю. В 1885 г. после многочисленных экспериментальных исследований он получил и испытал пироксилиновый пластинчатый порох, получивший название пороха "B". Приготовление пороха "В" состояло из операций: смешения сухого пироксилина со спирто-эфирным растворителем, уплотнения пластичной массы на вальцах и получения роговидного полотна, резки полотна на пластинки и удаления из пластинок спирто-эфирного растворителя сушкой.

Первые испытания пороха стрельбой из ружья Лебеля и 65 мм пушки показали полное согласие теории с опытом и выявили исключительные преимущества нового пороха по сравнению с дымным. Было установлено, что изготовленный Вьелем пироксилиновый порох не дает при стрельбе дыма, не оставляет нагара в канале ствола, горит параллельными слоями, имеет силу, в три раза превышающую дымный порох, и позволяет значительно увеличить начальные скорости снарядов при меньшем по сравнению с дымным порохом весе заряда. В России пироксилиновый порох был получен самостоятельно Г. Г. Сухачевым в 1887 г.

 
3. РАЗВИТИЕ  ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОХА  В РОССИИ

 

Широкие опыты по разработке метода производства пироксилиновых порохов и создание промышленности бездымных порохов были начаты в конце 1888 г. под непосредственным руководством начальника мастерской Охтинского завода 3. В. Калачева и при участии С. В. Панпушко, А. В. Сухинского и Н. П. Федорова.

К концу 1889 г. Охтинский завод разработал образец винтовочного пироксилинового пороха в виде пластинок, который при стрельбе из ружья Лебеля дал требуемую начальную скорость при допустимом давлении и значительно меньшем по сравнению с дымным порохом весе заряда.

Данный образец пороха готовился из нерастворимого пироксилина (с содержанием азота около 13,2%), доставленного с завода морского ведомства. Растворителем служил ацетон. При дальнейшем испытании из отечественного оружия этот порох оказался неудовлетворительным.

При стрельбе из винтовки Мосина образчик пороха, изготовленный из нерастворимого пироксилина с применением в качестве растворителя ацетона, дал недопустимо высокие давления, достигающие 4000 кг/см2, в то же время при стрельбе из французского ружья Лебеля этот порох давал вполне удовлетворительные результаты, давление пороховых газов не превышало 2500 кг/см2.

Вследствие того, что этот образец пороха не подошел к новой русской 7,62 мм винтовке системы Мосина, были предприняты изыскания другого образца пороха, который давал бы в этой винтовке начальную скорость 615 м/с при допустимом давлении не выше 2500 кг/см2.

Опыты по приготовлению пороха были поручены С. А. Броунсу, который 9 середине 1890 г. предложил образчик пороха с применением в качестве растворителя смеси ацетона и эфира. Соотношение между ацетоном и этиловым эфиром было принято 1:3 при общем количестве растворителя 125 частей на 100 частей сухого пироксилина. Для уменьшения скорости горения пороха в состав пороховой массы было введено 2% касторового масла. Порох на ацетоно-эфирном растворителе имел большую механическую прочность вследствие меньшего разрушения волокна при пластификации и при стрельбе из винтовки Мосина давал вполне удовлетворительные баллистические результаты как по величине начальных скоростей и давлений, так и по однообразию действия отдельных зарядов.

В том же 1890 г. по инициативе А. В. Сухинского 3. В. Калачевым на Охтинском заводе были приготовлены образцы пороха из смесевого пироксилина (содержание азота 12,8% и растворимость 40%) на спирто-эфирном растворителе, которые отвечали полностью предъявляемым к нему требованиям.