2.6.4.2 Нитроцеллюлозные пороха

Характерным видом взрывного превращения порохов является горение, не переходящее в детонацию в условиях выстрела. Известно, что скорость горения пороха увеличивается с повышением давления. Тем не менее, даже при стрельбе из орудия, где возможно повышение давления до 3000 ^.10⁵ Н/м² (3000 кгс/см²), увеличение скорости горения пороха не представляет опасности в отношении повреждения ствола.

Изучение горения нитроцеллюлозных порохов при повышенных давлениях привело к формулировке основных положений закона горения этих порохов:

1) воспламенение пороха в замкнутом объеме происходит мгновенно;

2) горение протекает параллельными слоями с одинаковой скоростью со всех сторон порохового элемента.

Это позволяет путем выбора формы и размеров пороховых элементов управлять притоком газов и обеспечивать получение необходимых баллистических показателей выстрела.

Компоненты нитроцеллюлозных порохов. Нитроцеллюлозные пороха получили наименование от основного своего компонента – нитроцеллюлозы. Именно нитроцеллюлозой, соответствующим образом пластифицированной и уплотненной, обусловлены основные свойства, характерные для нитроцеллюлозных порохов.

Для превращения нитроцеллюлозы в порох необходим прежде всего растворитель (пластификатор).

Для сообщения пороху ряда специальных свойств применяют добавки: стабилизаторы, флегматизаторы и другие.

Нитроцеллюлоза. Для производства нитроцеллюлозы применяют целлюлозу, которая содержится в хлопке, древесине, льне, пеньке, соломе и т.п. в количестве от 92…93 % (хлопок) до 50…60 % (древесина). Для изготовления высококачественной нитроцеллюлозы применяют чистую целлюлозу, получаемую из указанного растительного сырья специальной химической обработкой.

Нитрование целлюлозы ведут не чистой азотной кислотой, а ее смесью с серной кислотой. Взаимодействие целлюлозы с азотной кислотой сопровождается выделением воды. Вода разбавляет азотную кислоту, что ослабляет ее нитрующее действие. Серная же кислота связывает выделившуюся воду, которая уже не может препятствовать этерификации.

Чем крепче кислотная смесь, т.е. чем меньше в ней воды, тем больше степень этерификации целлюлозы. Соответствующим выбором состава кислотной смеси можно получить нитроцеллюлозу с заданной степенью этерификации.

Стабилизаторы. В качестве стабилизатора в пироксилиновых порохах применяют дифениламин. Стабилизующее действие дифениламина основано на том, что он легко взаимодействует с первичными продуктами разложения нитроцеллюлозы – окислами азота, азотистой и азотной кислотой, образуя химически стойкие нитрозо- и нитросоединения.

В порохах на труднолетучем растворителе в качестве стабилизатора применяют производные мочевины – централиты.

Флегматизаторы – вещества, уменьшающие скорость горения поверхностных слоев пороховых элементов. В качестве флегматизатора применяют, например, камфору. Камфора представляет собой твердое летучее вещество со специфическим запахом; трудно растворяется в воде, хорошо растворяется в спирте.

Графит. Мелкозернистые и пластинчатые пороха покрывают тонким слоем графита, чтобы устранить электризацию порохов и слипание зерен; кроме того, графитовка повышает гравиметрическую плотность. Так, например, графитовкой удалось повысить гравиметрическую плотность винтовочного пороха с 0,5 до 0,7 кг/дм³, при этом вместимость гильзы увеличилась с 2,5 до 3,48 г пороха.

Свойства нитроцеллюлозных порохов. Баллистические свойства порохов оценивают по начальной скорости снаряда, максимальному давлению пороховых газов и вероятному отклонению начальных скоростей в серии выстрелов. Способность пороха сохранять постоянство этих трех величин при длительном хранении называют баллистической стабильностью пороха.

Вероятное отклонение начальных скоростей снаряда при стрельбе из одного и того же орудия зависит от качества (однородности) пороха, от точности навески и устройства заряда. Следовательно, при точных навесках и правильном устройстве заряда вероятное отклонение характеризует способность данного пороха обеспечивать однообразие начальных скоростей, т.е. кучность стрельбы.