Порох

По́рох — многокомпонентная твёрдая «взрывчатая» (

газообразных продуктов, используемых для метания снарядов, движения ракет и в других целях^[1]

.

Порох относят к классу метательных взрывчатых веществ.

История

Первым представителем взрывчатых веществ был дымный порох — механическая смесь селитры, угля и серы, обычно в соотношении 5:3:2^[2]. Существует устойчивое мнение, что подобные составы появились ещё в древности и применялись главным образом в качестве зажигательных и разрушительных средств.

Существуют надёжные многочисленные свидетельства, что порох был изобретён в

ракеты, бомбы, примитивные гранаты и мины, прежде чем было изобретено огнестрельное оружие, использующее энергию пороха собственно для метания снарядов^[14]

.

Уцзин цзунъяо (кит. трад. 武經總要, упр. 武经总要, пиньинь wǔ jīng zǒng yào, буквально: «собрание наиболее важных военных методов») — китайский военный трактат, созданный в 1044 году при династии Северная Сун, составленный известными учёными Цзэн Гунлян, Дин Ду и Ян Вэйдэ, труд является первым в мире манускриптом, в котором приведены рецепты пороха, даёт описание различных смесей, в состав которых включены продукты нефтехимии, а также чеснок и мёд^[15]. Среди прочего упоминаются способы замедления горения пороха для создания фейерверков и ракет — если смесь не содержит достаточного для создания взрыва количества селитры (максимально количество селитры уменьшается на 50 %), то она просто горит^[16]. Вместе с тем, Собрание наиболее важных военных методов написано чиновником во времена династии Сун и нет достаточных свидетельств того, что он имел непосредственное отношение к военным действиям. Также нет никаких упоминаний применения (использования) пороха в летописях, описывающих войны Китая против тангутов в XI веке. Впервые опыт применения «Огненного копья» упоминается при описании осады Дэаня в 1132 году^[17].

На сегодняшний день принят основной научный консенсус о том, что порох был изобретён в

Китае и затем распространился по Ближнему Востоку, а позже попал в Европу^[18]. Возможно, это было сделано в IX веке, когда алхимики искали эликсир бессмертия. Его появление привело к изобретению фейерверков и ранних образцов огнестрельного оружия. Распространение пороха в Азии из Китая в значительной степени приписывается монголам. Гипотетически, порох попал в Европу через несколько веков^[2]. Однако существуют споры о том, насколько китайский опыт применения пороха в боевых действиях повлиял на поздние достижения на Ближнем Востоке и в странах Европы^[2]^[19]

.

Первой в истории научной работой, подробно раскрывшей процесс очищения калиевой селитры (нитрата калия) и описавшей способы приготовления чёрного пороха в правильном количественном соотношении для получения взрыва, была книга ученого мамлюкского султаната Хасана эр-Раммаха^[англ.]. Работы по синтезу взрывоопасного пороха Хасаном эр-Раммахом дали толчок к развитию пушек и ракет. Это позволило мамлюкам Египта стать одними из первых, кто стал применять пушки в военном деле регулярно^[20]^[21].

Изготовление калиевой селитры требует разработанных технологических приёмов, которые появились лишь с развитием химии в XV—XVI веках и получением Глаубером азотной кислоты в 1625 году. Изготовление углеродных материалов с высокоразвитой удельной поверхностью типа древесных углей также требует развитой технологии, появившейся лишь с развитием металлургии железа. Наиболее вероятным является использование различных природных селитросодержащих смесей с органикой, обладающих свойствами, присущими пиротехническим составам. Одним из изобретателей пороха принято считать монаха Бертольда Шварца.

В течение длительного времени интенсивно разрабатывались богатейшие залежи

поташа) приводила к осаждению CaCO₃ и получению раствора нитрата калия^[22]

.

Формула для изготовления пороха (1044) Wujing zongyao часть I Vol 12
Инструкция для тушения бомб в Wujing zongyao
Пороховая бомба
Пороховая граната

Метательное свойство дымного пороха было открыто значительно позже и послужило толчком к развитию огнестрельного оружия. В Европе (в том числе и на Руси) известен с середины XIV века; до середины XIX века оставался единственным взрывчатым веществом фугасного действия и до конца XIX века — метательным средством.

С изобретением нитроцеллюлозных порохов, а затем и индивидуальных мощных взрывчатых веществ дымный порох в значительной мере утратил своё значение.

Впервые

Охтинского порохового завода — пироксилиновый порох

.

В 30-х годах XX века в

реактивные системы залпового огня). Смесевые пороха для ракетных двигателей

были разработаны в конце 1940-х годов.

Дальнейшее совершенствование порохов ведётся в направлении создания новых рецептур, порохов специального назначения и улучшения их основных характеристик.

Виды порохов

Различают два вида пороха: смесевые (в том числе самый распространенный — дымный, или чёрный порох) и нитроцеллюлозные (т. н. бездымные). Порох, применяемый в ракетных двигателях, называют твёрдым ракетным топливом. Основу нитроцеллюлозных порохов составляют нитроцеллюлоза и пластификатор. Помимо основных компонентов, эти пороха содержат различные добавки.

Порох является взрывчатым веществом метательного действия. При длительном хранении больше установленного для данного пороха срока или при хранении в ненадлежащих условиях происходит химическое разложение компонентов пороха и изменение его эксплуатационных характеристик (режима горения, механических характеристик ракетных шашек и др.). Эксплуатация и даже хранение таких порохов крайне опасны и могут привести к взрыву.


Группа	Название	Состав
Смесевые пороха	Дымный (чёрный) порох	KNO₃, S, C
Смесевые пороха	Алюминиевый порох	KNO₃, S, Al
Нитроцеллюлозные пороха	Пироксилиновые	91-96 % спирт, эфир и вода ), 1,0-1,5 % стабилизатора (дифениламин, централит)
	Баллиститные	нитроцеллюлоза и неудаляемый пластификатор (нитроглицерин, дигликоль и т. д.)
	Кордитные	высокоазотный пироксилин, удаляемый (спирто-эфирная смесь, ацетон) и неудаляемый (нитроглицерин) пластификатор
	Твёрдое ракетное топливо	50-60 % окислителя, как правило перхлората аммония, 10-20 % пластифицированного полимерного связующего, 10-20 % мелкодисперсного порошка алюминия и др.

Смесевые пороха

Дымный (чёрный) порох

Современные дымные, или чёрные пороха производятся по строгим нормативам и точной технологии. Все марки чёрного пороха делятся на зернистые и пороховую пудру (т. н. пороховая мякоть, ПМ). Основными компонентами дымного пороха являются

калия нитрат, сера и древесный уголь

; нитрат калия является окислителем (способствует быстрому горению), древесный уголь горючим (окисляемым окислителем), а сера — добавочным компонентом (так же, как и уголь, являясь топливом в реакции, она из-за невысокой температуры воспламенения улучшает поджигаемость). Во многих странах пропорции, установленные нормативами, несколько отличаются (но не сильно).

Зернистые пороха изготовляются в виде зёрен неправильной формы в пять стадий (не считая сушки и дозирования): помол компонентов в пудру, их смешение, прессование в диски, дробление на гранулы и полировка.

Эффективность горения дымного пороха во многом связана с тонкостью измельчения компонентов, полнотой смешения и формой зёрен в готовом виде.

Сорта дымных порохов (% состав KNO₃, S, C.):

шнуровой (для огнепроводных шнуров)(77 %, 12 %, 11 %);
ружейный (для воспламенителей к зарядам из нитроцеллюлозных порохов и смесевых твёрдых топлив, а также для
вышибных зарядов
в зажигательных и осветительных снарядах);
крупнозернистый (для воспламенителей);
медленногорящий (для усилителей и замедлителей в трубках и взрывателях);
минный (для
взрывных работ
) (75 %, 10 %, 15 %);
охотничий (76 %, 9 %, 15 %);
спортивный.

Процесс производства дымных порохов предусматривает смешение тонкоизмельчённых компонентов и обработку полученной пороховой мякоти до получения зёрен заданных размеров. Дымный порох легко воспламеняется под действием пламени и искры (температура вспышки 300 °C), поэтому в обращении опасен. Хранится в герметической упаковке отдельно от других видов пороха. Гигроскопичен, при содержании влаги более 2 % плохо воспламеняется. Коррозия стволов при использовании дымного пороха намного сильнее, чем от нитроцеллюлозных порохов, поскольку побочным продуктом сгорания являются серная и сернистая кислоты. В настоящее время дымный порох используется в фейерверках. Примерно до конца XIX века применялся в огнестрельном оружии и взрывных боеприпасах.

Реакция окисления:

\mathrm {2KNO_{3}+3C+S\longrightarrow K_{2}S+N_{2}+3CO_{2}+Q\uparrow }

Алюминиевый порох

Алюминиевый порох применяется в пиротехнике и состоит из смешанных в определённой пропорции сильно измельченных нитрата калия/натрия (окислитель), алюминиевой пудры (горючее) и серы. Этот порох отличается большей температурой, скоростью горения и большим выделением света. Применяется в разрывных элементах и флеш-составах (производящих вспышку).

Пропорции (селитра: алюминий: сера):

яркая вспышка — 57:28:15
взрыв — 50:25:25.

Состав практически не отсыревает, не комкуется, но сильно мажется.

Нитроцеллюлозные пороха

В отличие от дымного (чёрного) пороха на основе угля, широкое распространение получили

КПД

и отсутствие дыма после выстрела, демаскирующего и мешающего обзору.

По составу и типу пластификатора (растворителя) нитроцеллюлозные пороха делятся на: пироксилиновые, баллиститные и кордитные.

Они применяются для изготовления современных взрывчатых веществ, порохов, пиротехнических изделий и для подрыва (инициирования) других взрывчатых веществ, то есть в качестве детонаторов. Таким образом, в современных образцах вооружения в качестве топлива в основном используют бездымный порох (порошок нитроцеллюлозы, NC).

Пироксилиновые

В состав пироксилиновых порохов обычно входит 91-96 %

разгарно-эрозионным воздействием

на канал ствола); флегматизированные (с пониженной скоростью горения поверхностных слоев); пористые и другие. Процесс производства пироксилиновых порохов предусматривает растворение (пластификацию) пироксилина, прессование полученной пороховой массы и резку для придания пороховым элементам определённой формы и размеров, удаление растворителя и состоит из ряда последовательных операций.

Баллиститные

Основу баллиститных порохов составляют нитроцеллюлоза и неудаляемый пластификатор, поэтому их иногда называют двухосновными. В зависимости от применяемого пластификатора они называются нитроглицериновыми, дигликолевыми и так далее. Обычный состав баллиститных порохов: 40-60 %

полимеров. Технологический процесс производства баллиститных порохов предусматривает смешение компонентов в тёплой воде в целях их равномерного распределения, отжимку воды и многократное вальцевание на горячих вальцах. При этом удаляется вода и происходит пластификация нитрата целлюлозы

, который приобретает вид роговидного полотна. Далее порох выпрессовывают через матрицы или прокатывают в тонкие листы и режут.

Кордитные

Кордитные пороха содержат высокоазотный пироксилин, удаляемый (спирто-эфирная смесь, ацетон) и неудаляемый (нитроглицерин) пластификатор. Это приближает технологию производства данных порохов к производству пироксилиновых порохов.

Преимущество кордитов — большая мощность, однако они вызывают повышенный разгар стволов из-за более высокой температуры продуктов сгорания.

Твёрдое ракетное топливо

Смесевый порох на основе синтетических полимеров (твёрдое ракетное топливо) содержит примерно 50-60 % окислителя, как правило перхлората аммония, 10-20 % пластифицированного полимерного связующего, 10-20 % мелкодисперсного порошка алюминия и другие добавки. Это направление пороходелания впервые появилось в Германии в 30-40-е годы XX века, после окончания войны активной разработкой таких топлив занялись в США, а в начале 50-х годов — и в СССР. Главными преимуществами перед баллиститным порохом, привлёкшие к ним большое внимание, явились: более высокая удельная тяга ракетных двигателей на таком топливе, возможность создавать заряды любой формы и размеров, высокие деформационные и механические свойства композиций, возможность регулировать скорость горения в широких пределах. Эти достоинства позволили создавать стратегические ракеты с дальностью действия более 10 000 км. На баллиститных порохах С. П. Королёву вместе с пороходелами удалось создать ракету с предельной дальностью действия 2 000 км. Но у смесевых твёрдых топлив есть значительные недостатки по сравнению с нитроцелюлозными порохами: очень высокая стоимость их изготовления, длительность цикла производства зарядов (до нескольких месяцев), сложность утилизации, выделение соляной кислоты в атмосферу при горении перхлората аммония.

Горение пороха и его регулирование

газообразных продуктов, но не переходящее во взрыв, обусловливается передачей тепла от слоя к слою и достигается изготовлением достаточно монолитных пороховых элементов, лишённых трещин. Скорость горения порохов зависит от давления по степенному закону, увеличиваясь с ростом давления, поэтому не стоит ориентироваться на скорость сгорания пороха при атмосферном давлении, оценивая его характеристики. Регулирование скорости горения порохов — очень сложная задача и решается использованием в составе порохов различных катализаторов

горения. Горение параллельными слоями позволяет регулировать скорость газообразования. Газообразование пороха зависит от величины поверхности заряда и скорости его горения.

Величина поверхности пороховых элементов определяется их формой, геометрическими размерами и может в процессе горения увеличиваться или уменьшаться. Такое горение называется соответственно прогрессивным или дигрессивным. Для получения постоянной скорости газообразования или её изменения по определённому закону отдельные участки зарядов (например ракетных) покрывают слоем негорючих материалов (бронировкой). Скорость горения порохов зависит от их состава, начальной температуры и давления.

Характеристики пороха

Основными характеристиками пороха являются: теплота горения Q — количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 килограмма пороха; объём газообразных продуктов V, выделяемых при сгорании 1 килограмма пороха (определяется после приведения газов к

нормальным условиям); температура газов Т, определяемая при сгорании пороха в условиях постоянного объёма и отсутствия тепловых потерь; плотность пороха ρ; сила пороха f — работа

, которую мог бы совершить 1 килограмм пороховых газов, расширяясь при нагревании на Т градусов при нормальном атмосферном давлении.

**Характеристики основных типов порохов**
Тип пороха	Количество тепла, Q, ккал/кг	Объём газов V, л/кг	Температура газов, T, K
Пироксилиновый	700	900	~2000
Баллиститные:	900	1000	1700—4000
ТРТ	1200	860	1500—3500
Артиллерийский	800	750	~2500
Кордитный	850	990	~2000
Дымный	700	300	~2200

Невоенное применение

Кроме развлекательных целей (

взрывные работы

).

Производство

Для изготовления пороха необходима нитроцеллюлоза — легковоспламеняющееся химическое соединение двойного назначения, которая создается из азотной кислоты (используемой в удобрениях) и целлюлозы (используется для выработки бумаги).

Тайвань и Турция^[23]^[24]

.

Пироколлодийный порох, созданный Д. Менделеевым в 1891 году, начал производится на Шлиссельбургском заводе в 1892 году.

Современные дымные производятся по строгим нормативам и точной технологии. Процесс производства дымных порохов предусматривает смешение тонкоизмельчённых компонентов и обработку полученной пороховой мякоти до получения зёрен заданных размеров.

См. также

Примечания

↑ Объекты военные — Радиокомпас / [под общ. ред. Н. В. Огаркова]. — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — С. 456. — (Советская военная энциклопедия : в 8 т. ; 1976—1980, т. 6).
↑
КоЛибри, 2005. — 339 с. — 5000 экз. — ISBN 5987200121. — ISBN 9785987200124
.

↑ Buchanan. «Editor’s Introduction: Setting the Context», in Buchanan, 2006.
↑ Joseph Needham. Science amd Civilisation in China (неопр.). — Cambridge University Press, 1974. — Т. V:7. — С. 97.
↑ Цитата из этой книги: 強燒之，紫青煙起，仍成灰。不停沸如朴硝，雲是真硝石也。См. в разделе «硝石» электронной версии книги «本草經集注» (неопр.). Архивировано 19 апреля 2016 года.
↑ ¹ ² Chase 2003:31–32
ISBN 978-0-521-60954-8

↑ Kelly 2004:4
↑ The Big Book of Trivia Fun, Kidsbooks, 2004
ISBN 978-0-521-60954-8

↑ Needham, 1986, p. 7 «Without doubt it was in the previous century, around +850, that the early alchemical experiments on the constituents of gunpowder, with its self-contained oxygen, reached their climax in the appearance of the mixture itself.»
↑ Buchanan, 2006, p. 2 «With its ninth century AD origins in China, the knowledge of gunpowder emerged from the search by alchemists for the secrets of life, to filter through the channels of Middle Eastern culture, and take root in Europe with consequences that form the context of the studies in this volume.»
↑ Needham, Volume 5, Part 7, 83
↑ Chase 2003:1 «The earliest known formula for gunpowder can be found in a Chinese work dating probably from the 800s. The Chinese wasted little time in applying it to warfare, and they produced a variety of gunpowder weapons, including flamethrowers, rockets, bombs, and land mines, before inventing firearms.»
↑ Ebrey, 138.
↑ Chase 2003:31
ISBN 978-0-521-60954-8

↑ Buchanan (2006), p. 2
↑ St. C. Easton: «Roger Bacon and his Search for a Universal Science», Oxford (1962)
↑ Very, Very Early Torpedoes (неопр.). Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года.
↑ The Development of Pyrotechnics and Firearms in the Mamluk Period
↑ Селитряницы (неопр.). Дата обращения: 10 апреля 2020. Архивировано 26 октября 2020 года.
RL
, 24 марта 2023
AFP: Европе не хватает пороха для изготовления снарядов Архивная копия от 14 апреля 2024 на Wayback Machine
// DW, 4.03.2024

В Викисловаре есть статья «порох»

В Викицитатнике есть страница по теме: Порох

Литература

Мао Цзо-бэнь. Это изобретено в Китае / Перевод с китайского и примечания А. А. Клышко. — М.: Молодая гвардия, 1959. — С. 35—45. — 160 с. — 25 000 экз.
Джек Келли. Порох. От алхимии до артиллерии. История вещества, которое изменило мир = Gunpowder. Alchemy, Bombards, & Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World. —
КоЛибри, 2005. — 344 с. — 5000 экз. — ISBN 5-98720-012-1
.

Порох // Объекты военные — Радиокомпас / [под общ. ред. Н. В. Огаркова]. — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — (Советская военная энциклопедия : в 8 т. ; 1976—1980, т. 6).
Чельцов И. М. Порох // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Пороха : [арх. 25 декабря 2022] / Маньковский Г. И. // Полупроводники — Пустыня [Электронный ресурс]. — 2015. — С. 173—172. — (
Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 27). — ISBN 978-5-85270-364-4
.

Buchanan, Brenda J., ed. (2006), Gunpowder, Explosives and the State: A Technological History, Aldershot: Ashgate,
ISBN 0-7546-5259-9 Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine

Chase, Kenneth (2003), Firearms: A Global History to 1700, Cambridge University Press,
ISBN 978-0-521-82274-9

Kelly, Jack (2004), Gunpowder: Alchemy, Bombards, & Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World, Basic Books,
ISBN 978-0-465-03718-6

ISBN 0-521-30358-3

Ссылки

История появления пороха (неопр.). Архивировано 11 октября 2006 года..
Взрыв одного килограмма алюминиевого пороха (неопр.). Архивировано 31 марта 2016 года.

[sve-1] Объекты военные — Радиокомпас / [под общ. ред. Н. В. Огаркова]. — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — С. 456. — (Советская военная энциклопедия : в 8 т. ; 1976—1980, т. 6).

[:0-2] 
КоЛибри, 2005. — 339 с. — 5000 экз. — ISBN 5987200121. — ISBN 9785987200124
.

[3] Buchanan. «Editor’s Introduction: Setting the Context», in Buchanan, 2006.

[4] Joseph Needham. Science amd Civilisation in China (неопр.). — Cambridge University Press, 1974. — Т. V:7. — С. 97.

[5] Цитата из этой книги: 強燒之，紫青煙起，仍成灰。不停沸如朴硝，雲是真硝石也。См. в разделе «硝石» электронной версии книги «本草經集注» (неопр.). Архивировано 19 апреля 2016 года.

[chase-6] ¹ ² Chase 2003:31–32

[7] ISBN 978-0-521-60954-8

[8] Kelly 2004:4

[9] The Big Book of Trivia Fun, Kidsbooks, 2004

[10] ISBN 978-0-521-60954-8

[11] Needham, 1986, p. 7 «Without doubt it was in the previous century, around +850, that the early alchemical experiments on the constituents of gunpowder, with its self-contained oxygen, reached their climax in the appearance of the mixture itself.»

[12] Buchanan, 2006, p. 2 «With its ninth century AD origins in China, the knowledge of gunpowder emerged from the search by alchemists for the secrets of life, to filter through the channels of Middle Eastern culture, and take root in Europe with consequences that form the context of the studies in this volume.»

[needham_volume_5_part_7_83-13] Needham, Volume 5, Part 7, 83

[14] Chase 2003:1 «The earliest known formula for gunpowder can be found in a Chinese work dating probably from the 800s. The Chinese wasted little time in applying it to warfare, and they produced a variety of gunpowder weapons, including flamethrowers, rockets, bombs, and land mines, before inventing firearms.»

[15] Ebrey, 138.

[16] Chase 2003:31

[17] ISBN 978-0-521-60954-8

[Buchanan_(2006),_2-18] Buchanan (2006), p. 2

[C._Easton_1962-19] St. C. Easton: «Roger Bacon and his Search for a Universal Science», Oxford (1962)

[20] Very, Very Early Torpedoes (неопр.). Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года.

[21] The Development of Pyrotechnics and Firearms in the Mamluk Period

[22] Селитряницы (неопр.). Дата обращения: 10 апреля 2020. Архивировано 26 октября 2020 года.

[23] RL
, 24 марта 2023

[24] AFP: Европе не хватает пороха для изготовления снарядов Архивная копия от 14 апреля 2024 на Wayback Machine
// DW, 4.03.2024

[1]

[2]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]