ЭСБЕ/Порох

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Перейти к навигации Перейти к поиску

Порох
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
Обада — Прусик
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Полярные сияния — Прая. Источник: т. XXIVa (1898): Полярные сияния — Прая, с. 580—594; доп. т. II (1906): Кошбух — Прусик, с. 455 (индекс) • Другие источники: ВЭ : МЭСБЕ : ТСД 


Порох. — Некоторые взрывчатые вещества способны, независимо от условий воспламенения, развивать свою силу постепенно, т. е. превращаться в газы с отделением тепла не сразу всей своей массой (как бывает при так наз. детонации), а правильно изменяющимися слоями, вследствие чего они являются пригодными для производства метательного действия. Всякое взрывчатое вещество, обладающее такими свойствами, т. е. пригодное для стрельбы, и называется П. С XIV в. и до второй половины настоящего столетия в Европе известно было лишь одно подобное вещество в различных видоизменениях — серо-угольно-селитряная смесь. При воспламенении эта смесь превращается в газы с образованием в то же время и твердых продуктов горения, загрязняющих во время стрельбы канал огнестрельного орудия и производящих дым. В последнее время стали употреблять для стрельбы нитроглицерин, пироксилин и др., при стрельбе которыми не бывает ни загрязнения канала орудий, ни образования дыма, так как они сполна превращаются в газы. Эти новые виды П. могут быть охарактеризованы, как бездымные. Могут быть отмечены еще переходные виды П., называемые малодымными. В настоящей статье рассматриваются представители главным образом первых двух групп, относящиеся же к последней группе — лишь попутно, поскольку они играли роль в истории предмета, или имеют еще и до сих пор применение в практике.

I) Обыкновенный серо-угольно-селитряный порох. 1) Составные части его. Полагают, что первоначальными изобретателями его были китайцы, в Европе он стал известен в начале XIV в., но благодаря кому именно и где — точно неизвестно. Первоначально приготовляли его тесным смешением измельченных серы, угля и калийной селитры в виде так наз. мякоти, впоследствии стали превращать эту мякоть в плотные зерна различной величины, с целью устранения расстройства однородности смешения при обращении в практике а также для регулирования скорости сгорания. Из составных частей пороха селитра и сера представляют совершенно определенные вещества, которые всегда легко могут быть получены в надлежащей степени чистоты; селитра не должна содержать больше 0,08% примеси хлористых металлов; сера, кроме совершенной нейтральности, не должна давать при прокаливании больше 0,1% пепла. Но состав и свойства угля сильно изменяются в зависимости от условий приготовления. Он должен воспламеняться легко, сгорать быстро и не давать (почти) при этом пепла. Этому условию удовлетворяют угли, добываемые посредством обугливания некоторых пород дерева при температурах ниже 500°. Обыкновенно употребляют для выжигания на пороховых заводах малоплотные породы, такие: ольха, ива, тополь, крушина, черемуха, осина, орешник, липа и т. п., в возрасте от 2 до 10 лет, так как очень молодые деревья дают много золы, а в старых древесина неоднородна. Можно употреблять также лен, пеньку и пр. или ржаную солому, освобожденную от колосьев. Для пороходелия все эти природные материалы превращаются в уголь трех сортов: черный, бурый и шоколадный. Черный уголь получается обугливанием при 350—450°, обладает в кусках синеватым оттенком, легко измельчается, горит без пламени и не растворяется (почти) в едком кали. Темпер. обугливания бурого угля 280—320°; он обладает красноватым оттенком, жирен на ощупь, трудно измельчается, горит с образованием небольшого пламени и растворяется частью в едком кали. Шоколадный уголь получается при 150—180°, при ударе издает глухой звук, трудно измельчается и вообще еще резче обладает свойствами, присущими бурому углю. В России все три сорта угля приготовляются главным образом из ольхи и крушины. Эти породы предварительно освобождаются от коры и выдерживаются в течение 2—3 лет в поленницах (1 год под открытым небом для выщелачивания соков, остальное время — в сараях). Вылежавшиеся поленья затем распиливаются и раскалываются на более мелкие бруски (35—40 см длиной и 2,5—5 см толщиной для черного и бурого угля, 6,5—12 см длиной и 1,2—2,5 см толщиной для шоколадного). Перед поступлением в аппараты для обугливания, в них содержится, обыкновенно, около 15% влажности. Из 100 частей подготовленного таким образом материала получается угля: черного 25—30 частей, бурого 35—40 частей, шоколадного 68—70 частей. Само обугливание в настоящее время обыкновенно производится посредством сухой перегонки в ретортах (из чугуна или листового железа), которые бывают неподвижные и подвижные. Первые представляют лежачие цилиндры, вделанные в печи (по одному или по два). Заделанное наглухо дно каждого цилиндра снабжено 4 отверстиями, из которых одно, соединенное с медной трубкой, служит для удаления летучих продуктов сухой перегонки, а через три остальные вводят контрольные палочки обжигаемого дерева в железных трубках. Другое дно подвижно и после заряжания цилиндра тщательно замазывается. Печь устраивается таким образом, чтобы цилиндры получали нагрев только от циркулирующих кругом них горячих продуктов горения топлива. Продолжительность обжигания около 7 часов на черный уголь и 9 часов на бурый. Под конец, время от времени, вынимают контрольные палочки, чтобы судить о степени обугливания и равномерности его. Кроме того руководствуются цветом пламени выходящих паров и газов: обжигание прекращается, когда пламя имеет блестящий белый цвет для черного угля и голубой с красноватыми искрами для бурого угля. Перед выгрузкой необходимо дать углю охладиться в течение 3—5 часов. Обугливание в подвижных цилиндрах позволяет достигать большей однородности выходящих углей благодаря более равномерному распределению нагревания, производимого горением газообразных продуктов, выделяющихся по мере хода процесса. Каждый цилиндр, нагреваемый в отдельной камере, помощью системы рельсов и катков, может вдвигаться в печь и по окончании обугливания тотчас же заменяться другим цилиндром, предварительно заряженным. Трубопровод, идущий от верхней части цилиндров, проводит летучие продукты сухой перегонки дерева, соответственным образом загибаясь, в горизонтальные трубы, по одной под каждым цилиндром, с двумя продольными щелями для выхода горючих газов, которые при горении и образуют равномерное по всей длине пламя; операция, раз пущенная в ход помощью вспомогательного топлива, идет далее за счет только этих горючих газов. На фиг. 1 табл. показаны некоторые подробности устройства подобной реторты. Цилиндр Н вдвигается в печь помощью катков Е. Заднее дно заклепано наглухо, переднее же подвижно и снабжено маленькой дверцей h2 для наблюдения хода обугливания. В верхней части приделана полуцилиндрическая трубка h4, которая отводит летучие продукты перегонки к отверстию h3 в заднем дне и затем в трубопровод, идущий в топку. В верхней же части внутри приделан цинковый прут m, который через посредство рычага т4 так связан с показателем m2, что при расширении этого прута от нагрева стрелка передвигается по разделенной дуге, показывая температуру внутри цилиндра. Трубопровод, отводящий горючие пары и газы, снабжен кранами, позволяющими регулировать приток их в топку, а следовательно и самую температуру в цилиндрах. Для приготовления шоколадного угля, требующего наиболее равномерного и медленного нагревания, применяются цилиндры, постоянно вращающиеся около оси, причем свободно наложенные мелкие куски дерева непрерывно пересыпаются и перемешиваются. Нагревание производится с обоих концов каждого цилиндра в отдельной печи с помощью вспомогательного топлива. Выжигание продолжается до 16 часов. Иногда с той же целью применяется обугливание помощью перегретого водяного пара, напр., при переработке в шоколадный уголь ржаной соломы, причем пар не только производит равномерное нагревание, но и способствует быстрому удалению летучих продуктов. Свежеприготовленный уголь возможно быстро выгружается в тушильники, представляющие собой большие железные цилиндры, плотно закрываемые крышками, где они и оставляются для охлаждения на время не менее 3 суток. Отсортировав непригодные куски (недожженные, пережженные, покрытые смолистым или пепельным налетом) с помощью ручной разборки, оставляют его лежать еще на 8—10 дней в тушильниках. Это делается для избежания самовозгорания, которое легко происходит при хранении угля в больших массах, особенно в измельченном состоянии. Для достижения возможно большей однородности состава угля различной выделки подвергаются мешке, беря по 3 тушильника. Нужно иметь в виду следующие свойства угля: 1) содержание углерода в черном от 80 до 85% в буром от 70 до 75% и в шоколадном от 52 до 54%; остальное представляет пепел (от 1,0 до 0,1%) и кислород с водородом; 2) гигроскопичность бурого угля (около 7%) меньше шоколадного (около 15%) и больше черного (ок. 4,5%); 3) бурые угли воспламеняются легче и сгорают быстрее, чем черный. Пропорции, в которых смешиваются составные части при фабрикации П., не вполне одинаковы в различных государствах, а также смотря по назначению П Для военных сортов принять состав:

Россия. Франция. Германия. Англия.
Селитры 75% 74% 74% 75%
Серы 10% 10,5% 10% 10%
Угля (черн.) 15% 15,5% 16% 15%

В охотничьих сортах пропорция селитры иногда немного увеличивается, напр., французский и немецкий охотничие П. содержат 78% селитры, 10% серы и 12% угля. В минных сортах (для производства взрывных работ), наоборот, содержится большая пропорция серы и угля; напр., в России применяется смесь: 66,6% селитры, 16,7% серы и 16,7% угля. Шоколадный П. (призматический) имеет состав: 78 частей селитры, 20 частей угля, 3 части серы. Существуют сорта и совсем почти бессерные.

2) Производство. Процесс приготовления П. состоит главным образом в том, что составные части возможно тоньше измельчаются и теснейшим образом смешиваются между собой; полученная смесь уплотняется до такой степени, чтобы отдельные частички селитры, серы и угля повсюду прочно и близко держались друг около друга. Начинают с измельчения составных частей. Обыкновенно измельчаются только сера и уголь, так как селитра получается на пороховых заводах большей частью уже в молотом виде. Более распространенный способ измельчения — с помощью вращающихся бочонков, введенный впервые во Франции в конце прошлого века. Для измельчения собственно служат бочки, склепанные из листового железа (фиг. 2). Продольные закругленные выступы на внутренней поверхности задерживают обрабатываемую массу во время вращения прибора на оси. В наружном кожухе и в бочке имеются дверцы, плотно запираемые. Вместе с измельчаемым материалом помещают двойное (по весу) количество бронзовых шариков (диам. от 8 до 12 мм), которые, скатываясь при вращении, и перетирают массу. За раз закладывается до 60 кг материала. При скорости вращения около 20 оборотов в минуту, операция продолжается 2—3 часа. По окончании измельчения, дверца в бочонке заменяется проволочным ситом, и порошок, отсеивающийся при новом вращении, через кожух и полотняный рукав, собирается в подставленном сосуде. Довольно часто измельчение, напр., шоколадного угля производится также под бегунами (см. ниже) или в мельницах, похожих по своему устройству на кофейные. При измельчении серы, для устранения возгораний вследствие электризации, бочки полезно соединять проводниками с землей. После измельчения материалов или сразу смешивают в надлежащей пропорции все три составные части, или получают сначала двойные смеси и затем из них составляют тройную смесь. Смешение производится или в бочонках, или под бегунами, или, наконец, с помощью обоих этих способов. Бочонки в этом случае употребляются кожаные, т. е. такие, стенки которых на деревянном прочном каркасе образованы из подошвенной кожи, а шарики для перетирания смеси делаются из пальмы, бука, баксута (диам. около 25 мм). В один раз на 100 кг смеси прибавляется 150 кг шариков; и операция продолжается, при 10 оборотах в минуту, около 3 часов. Бегунный аппарат (фиг. 3) состоит из двух тяжелых катков , сделанных из чугуна или бронзы весом около 5000 кг, которые, вращаясь на горизонтальной оси СС, соединенной помощью муфты D и рамы GHG1H1 с вертикальной осью EF, катаются по прочному чугунному (иногда бронзовому или дубовому) лежню AB, утвержденному на каменной кладке. Муфты и рама подвижны по вертикальной оси, вследствие чего допускается свободное поднятие или опускание бегунов, когда они на своем пути встречают твердые комочки. Движение сообщается снизу посредством зубчатой передачи KL. Бегунный аппарат не только раздавливает массу, но и перетирает ее, что особенно должно быть благоприятно внедрению одних частиц ее между другими. Чтобы избежать обнажения металлической поверхности лежня (при чем могли бы получаться искры), к муфте D приспособляются отшибы r и скребки s (или щетки) на ручках g и g1, t и t1 для сгребания массы, пристающей к бегунам, или вытесняемой ими в стороны, так, чтобы состав опять попал на свое прежнее место на лежне. Смесь, предназначаемая для обработки под бегунами, в количестве около 30—40 кг, предварительно увлажняется до 5% дистиллированной водой в медной чашке, перемешивается руками и затем протирается через проволочное сито. Обработка продолжается 1—1,5 часа, время от времени повторяя увлажнение. При работе случаются нередко взрывы массы вследствие местных ударов или получения электрических искр. Поэтому бегунные мастерские надо делать небольшие и удалять друг от друга на значительное расстояние. Бегунным способом достигается наиболее тесное смешение и сближение частиц порохового состава, но он, кроме большей опасности, обходится дороже боченочного. В настоящее время при фабрикации лучших сортов П. обыкновенно применяется комбинация обоих этих способов (сначала в бочонках, окончательно под бегунами). После смешения следует прессование полученного состава. Если масса обрабатывалась под бегунами, то она получается в виде лепешек неравномерной плотности. Эти лепешки предварительно раздробляются на мелкие зерна с помощью различных приборов, из которых простейший — так назыв. крупильня. На качающихся (до 60 раз в минуту) взад и вперед деревянных рамах укрепляются деревянные ящики (грохота) с кожаным дном, снабженным маленькими (около 0,25 мм) отверстиями; в них помещают куски лепешек и несколько (3—4) свинцовых шаров весом около 0,1 кг каждый; при качаниях получающиеся мелкие зерна отсеиваются в подставленный ящик. Само прессование производится с помощью гидравлического пресса или плющильных вальков. Прессуемый порошок должен содержать в себе 5—8% влажности. При употреблении гидравлич. пресса, массу раскладывают ровным слоем на цинковые или эбонитовые (что лучше) листы, помещая для этого на последние деревянные рамы соответствующей величины, толщиной ок. 12 мм, и сгребая излишек насыпанного внутрь них порошка линейкой; получив первый слой и сняв раму, накладывают на него второй лист и получают таким же образом второй слой и т. д. Вдвинув образовавшийся столб слоев (около 20) в пресс (фиг. 4), начинают прессование, производя его постепенно (в течение 30—40 мин.) с перерывами и тем самым давая время распределиться давлению равномерно по всей массе. Давление на 1 кв. см поверхности, обыкновенно. бывает 25—30 кг. Толщина слоев при этом уменьшается почти в 2 раза, и если масса была приготовлена бегунным способом, то плотность получаемых прессованных пластин достигает 1,7—1,8. Во время операции могут случаться взрывы, причиной которых считают электричество. Поэтому при прессах обыкновенно устраивают приспособления для отвода электричества в землю, а во время гроз — совсем прекращают работу. Плющильные вальки применяются реже. В массивном железном станке (фиг. 5) приводится в медленное вращательное движение (около 1/2 оборота в минуту) чугунный прочно установленный валек С. От него через трение вращается второй больших размеров валек В, покрытый папкой, а от этого последнего — еще третий А, покрытый бронзой, вес которого может быть увеличиваем до 5000 кг через посредство рычага, давящего на ось, подвешиванием дополнительного груза; оси обоих верхних вальков могут немного передвигаться по вертикальному прорезу станка. Бесконечное полотно D с помощью соответственно расположенных шкивов проходит под бездонной воронкой Е, в которую насыпается прессуемый состав, и, унеся отсюда определенный по толщине (регулируемой шириной щели) слой последнего, проводит его между вальками А и В, и затем проталкивает получившиеся спрессованные пластинки к наклонной плоскости с боковыми ножами F, для обрезания рыхлых краев. Более рыхлые части с краев получаются в пластинках, выходящих и из гидравлического пресса; они также должны быть обрезаемы. Собирая эти части отдельно, их подвергают вторичной обработке под бегунами, вместе с так назыв. пылями П., получающимися при дальнейших операциях. Вместо прессования состава во влажном состоянии, требующего потом специальной сушки пороха, Винер (полковник русской артиллерии) предложил применять теплое прессование, состоящее в том, что тройная смесь из кожаных бочек прямо прессуется между стальными плитами, через которые по соответственно устроенным каналам пропускается водяной пар, нагретый до температуры плавления серы. Чем сильнее масса уплотняется при прессовании, тем в большей мере она получает способность сгорать постепенно параллельными концентрическими слоями, не пропуская пламени внутрь зерен даже при больших давлениях и не разбиваясь на более мелкие части. Прежде прессование доводилось только до удельного веса 1,60, позднее до 1,75, а в шоколадном П. даже до 1,88. Получив прессованные лепешки, переходят к превращению их в надлежащие окончательные формы П., приспособленные к орудиям различной величины, согласно требованиям баллистики. Заметим предварительно, что размеры этих форм в виде зерен могут изменяться в пределах от 0,25 мм (для ружья) до 50 мм (для 12″ пушки) и что хорошие баллистические свойства (большое полезное действие, т. е. живая сила снаряда, при малом разрушительном действии, т. е. наибольшем давлении на стенки канала, и однообразие действия при повторной стрельбе) требуют тем большей правильности зерен, чем последние крупнее. Более мелкие зерна могут быть неправильной и угловатой формы, что значительно облегчает их фабрикацию. Крупные, правильно образованные формы, представляющие 6-гранные призмы, снабжаются (по предложению Родмана) продольными 7 каналами, с целью увеличения так называемой прогрессивности П., так как диаметры этих каналов и цилиндра, вписанного в призму, могут быть выбраны так, чтобы величина горящей поверхности оставалась почти постоянной и через то количество газов, образующихся в единицу времени, увеличивалось по мере возрастания давлений (см. Взрывчатые вещества) без ослабления, производимого уменьшением поверхности при сгорании сплошных форм. Ввиду сравнительно небольшого влияния каналов на улучшение баллистических свойств впоследствии стали приготовлять преимущественно призмы с одним более широким каналом по оси (шоколадный П.) и даже сплошные формы с неправильными ребрами без каналов (кубический П., различные французские сорта в виде сплюснутых квадратных зерен и т. п.), тем более, что фабрикация этих последних приводилась к приемам приготовления обыкновенных мелких сортов с неправильными зернами. В наибольшей мере баллистические требования для крупных сортов оказались осуществленными в шоколадном призматическом П. с одним каналом, что обусловливается не только формой, но также большей плотностью его и составом. В России приготовляются следующие сорта П.: а) ружейный черный с плотностью 1,60 и размерами зерен 0,75—1,25 мм; б) ружейный бурый с плотностью 1,75 и размерами зерен 0,40—0,75 мм; в) охотничий черный с плотностью 1,60 и зернами 0,4—0,75 мм (крупный) и 0,15—0,40 мм (мелкий); г) артиллерийский (черный), с плотностью 1,60 и зернами 1,25—2,00 мм (для холостой стрельбы и разрывных снарядов); д) крупнозернистый (черный), плотность 1,70 и зерна 5—10 мм (для стрельбы из горных и полевых орудий); е) бурый кубический, плотность 1,80, размеры ок. 12 × 12 × 12 мм (для стрельбы из 47 мм длинной одноствольной пушки); ж) черный призматический с 7 каналами — плотность 1,75, высота 25 мм., диаметр вписанного в основание круга 37,5 мм, диаметр каналов 5 мм (для стрельбы из более коротких пушек калибром 6′ и выше); з) бурый призматический (шоколадный) с одним каналом — плотность 1,88, размеры внешние как предыдущего, диаметр канала 10 мм (для стрельбы из длинных пушек калибром 6″ и выше). Для превращения прессованных лепешек в зерна неправильной угловатой формы в настоящее время применяются почти исключительно специальные дробильные машины. Для более мелких сортов употребляется машина, подобная изображенной на табл. фиг. 6. В прочном чугунном станке по наклонной плоскости расположены 2 или 3 пары вальков с зубчатой поверхностью. Зубья в виде четырехгранных пирамид образованы проструганными на цилиндрах продольными и поперечными треугольными желобками; в каждой паре вальков они расположены таким образом, что зубьям в одном соответствуют желобки в другом. Расстояние между зубьями в самой верхней паре устанавливается в 2 раза больше, чем в следующей нижележащей (например, 12 мм и 6 мм). Прессованные лепешки (предварительно разбитые грубо деревянными молотками) с помощью бесконечного полотна постоянно подаются к верхней паре вальков. Под каждой парой (за исключением самой нижней) находится короткое проволочное сито, состоящее в непосредственном сообщении со следующей ниже стоящей парой. Сверх того под всеми парами помещаются два общих проволочных сита, отличающихся по размерам отверстий. Все сита приводятся в колебательное движение со скоростью 130—140 раз в минуту. Зерна, получающиеся в машине, собираются в трех отдельных ящиках; не прошедшие через верхнее крупное сито поступают снова в машину; прошедшие через это сито, но не прошедшие через нижнее, составляют пригодное зерно (около 60% для артиллерийского пороха); части, прошедшие через нижнее сито, образуют так назыв. пыли. Для превращения лепешек в более крупные кубические (или сплюснутые квадратные) формы применяется станок другого устройства. На фиг. 7 изображены существенные его части. Две пары цилиндров, помещенные на различной высоте и перпендикулярно друг другу, снабжены ножами из фосфористой бронзы; под верхней парой цилиндров крестообразно двигаются бесконечные полотна, из которых одно образовано из двух лент, соединенных поперечными деревянными пластинками, а другое, ведущее ко второй паре цилиндров, сплошное; под первым полотном помещается правильно качающийся взад и вперед столик. Лепешки, закладываемые между верхними вальками, разрезаются на бруски, падающие на столик между поперечными пластинками верхнего полотна; бруски эти пластинками сдвигаются на нижнее полотно, где и укладываются на равных расстояниях друг от друга благодаря качаниям столика; нижнее полотно приводит их ко второй паре вальков, которые производят поперечное разрезание. Дальнейшая обработка зерен состоит в полировке их, сортировке и чистке. Перед полировкой обыкновенно производятся еще подсушка (до выхода из дробильной машины зерна содержат в себе около 5% влажности): в теплых странах солнечной теплотой на вольном воздухе, в нашем климате — в сушильных зданиях, в которых через отверстия близ потолка с помощью вентилятора нагнетается нагретый воздух, в то время, как более холодный влажный воздух выходит наружу через отверстия близ пола. Внутри таких зданий, снабженных многочисленными полками на стеллажах, устанавливается равномерная температура, постепенно падающая от 30° в верхних слоях до 20° в нижних. Зерна П. на полотняных лотках первоначально устанавливаются на нижних полках, а затем перемещаются все выше и выше. Подсушка доводится до 1—2% влажности (около 2 суток). Окончательная сушка следует за полировкой и производится большей частью на сушильных столах. Это — деревянные ящики, выложенные внутри свинцом и снабженные дырчатым трубопроводом, приводящим нагретый до 50° воздух; зерна помещаются ровным слоем на покатую верхнюю их стенку, образованную из сетки, покрытой полотном. Количество влажности, остающейся в зернах по окончании сушки, около 0,5—1%. Нагревание воздуха, вгоняемого в сушильни, производится с помощью различных аппаратов, устанавливаемых в отдельном помещении (см. Отопление); чаще всего пользуются паровым способом. Для полировки более мелких зерен применяются вращающиеся дубовые барабаны, похожие на бочонки для измельчения и смешения составных частей, но более удлиненные (на 200 кг зерна); промежуточными доньями они разделяются на 5 отделений, с отверстиями в каждом, закрываемыми медными задвижками для нагрузки и разгрузки. Полировка кубических крупных зерен производится в барабанах с дырчатыми стенками. Скорость вращения около 20 оборотов в минуту. Продолжительность — от 5 до 24 часов. При этом острые ребра зерен, вследствие трения, приобретают закругленную форму, менее плотные части стираются, и вся масса получает оттого большую среднюю плотность. Иногда полировка производится с прибавлением небольшого количества графита. Во время операции размеры зерен изменяются и часть их превращается в пыль. Поэтому, по окончании полировки, они сначала пропускаются через так назыв. разымочные гнезда сит, которые ставятся на горизонтальную деревянную раму, подвешенную к потолку и приводимую в колебательное движение ударами при качании в туго натянутый (между потолком и полом) канат, проходящий через овальное отверстие в середине. Сита выбираются по сортам приготовляемого П. так, чтобы верхнее пропускало по возможности всякие зерна, второе задерживало массу господствующего сорта, третье более мелкий сорт и т. д., а через последнее, самое нижнее, проходили только пыли. Затем отсортированные зерна должны быть очищены от приставшей к ним мякоти. Это осуществляется встряхиванием и пересыпанием их в полотняных мешках (в каждом около 1 кг), причем мякоть частью проходит через стенки мешка, частью заседает в самой ткани. Призматические правильные формы приготовляют прессованием обыкновенных несушеных (с 5% влажности) мелких зерен, для чего последние в отмеренном количестве насыпаются в соответственные матрицы и подвергаются одновременно сверху и снизу сжиманию с помощью механического или гидравлического пресса. Существенные части устройства подобных прессов (фиг. 8): в массивной бронзовой доске АВ, прочно укрепленной на стальных стойках (не показанных на чертеже), имеется ряд 6-гранных сквозных матриц, в них входят сверху и снизу бронзовые поршни а и b с продольными каналами, приделанные к траверсам C и D, которые по вертикальным направляющим могут передвигаться навстречу друг другу или обратно; под нижним траверсом прикреплен к стойкам неподвижно брус EF с прочно вставленными длинными стальными стержнями, немного суживающимися кверху, которые приходятся как раз против каналов поршней, так что при сближении последних эти стержни проходят насквозь также и через матрицы; на доске AB передвигается взад и вперед бездонная коробка L для отмеривания прессуемых зерен. Пусть траверсы С и D находятся в наиболее удаленном расстоянии друг от друга. Тогда головки поршней b образуют дно в матрицах; придвигая коробку L и отодвигая ее назад, получим определенные количества зерен в каждой матрице. Если теперь поршни будут двигаться навстречу друг к другу, и по достижении наименьшего расстояния верхний получит обратный ход, нижний же сохранит свое прежнее движение, то, очевидно, сначала зерна спрессуются в призмы с каналами, число которых будет равно числу стержней, а затем спрессованные призмы вытолкнутся из матриц на поверхность доски AB. Если же как раз в этот момент будет придвинута коробка L, то последняя столкнет готовые призмы в сторону и т. д. В механических прессах [1] все движения частей С, D и L производятся с помощью трансмиссии чрез шкивы, эксцентрики и шатуны от паровой машины, в гидравлических же части D и С передвигаются давлением воды, а отмериватель зерен — вручную. Призмы, получаемые гидравлическим прессованием, обладают большой однородностью и плотностью. При сушке свежеотпрессованных призм нужно в особенности соблюдать постепенность поднятия температуры, иначе они дают трещины. Как бы ни велась тщательно фабрикация П., никогда нельзя ручаться, что отдельные партии каждого сорта будут одинаковы между собой по составу входящего угля, величине и плотности зерен, влажности и т. п. Поэтому готовые партии подвергаются систематическому перемешиванию между собой; сначала отдельные выделки, затем полученные из них партии так наз. специального смешения, потом партии общего смешения и т. д. Готовые партии военного П. закупориваются в деревянные бочонки или ящики по 50 кг (около) в каждом, или в медные (для флота). Охотничьи сорта помещаются в жестяные коробки по 100—200 г.

3) Свойства обыкновенного П. При наружном осмотре сорта П. хорошей фабрикации представляют следующие свойства: зерна нисколько не покрыты мякотью и имеют умеренную блестящую поверхность черного цвета, с сероватым, голубоватым или буроватым оттенком, в зависимости от степени выжигания употребленного угля, представляют равномерную (приблизительно) величину, не раздавливаются пальцами на ладони, не пачкают бумагу при пересыпании, а будучи воспламенены на ней в виде маленькой кучки сгорают быстро, не оставляя ни черных, ни желтых пятен; правильно образованные крупные зерна (кубы и призмы) должны быть без всяких трещин и представлять, как с поверхности, так и в изломе, такую однородность, чтобы элементарные зерна, служившие для их приготовления, являлись совершенно слившимися и незаметными. Для сортов П. кроме обыкновенной плотности, отличают еще так наз. гравиметрическую плотность (см.). Обыкновенную плотность определяют, находя вес ртути, вытесняемой данным весом П. в пустоте, для чего применяют обыкновенно ртутный денсиметр Бианки (фиг. 9). Грушевидный стеклянный сосуд А, служащий для помещения П., с помощью чугунных винтовых оправ В и С с диафрагмами, внутри и кранами D, F и r соединяется с одной стороны через барометрическую стеклянную трубку t и каучуковую b с выкачивающим насосом, с другой — через трубку а с чашкой E, наполненной ртутью. Производство определений состоит в том, что сосуд А вместе с оправами В и С и соответствующими кранами, по отделении от прочих частей прибора, взвешивается сначала наполненным одной ртутью, затем — ртутью и взятым количеством П. При этом наблюдают, чтобы наполнение всегда производилось под давлением почти 2 атмосфер (воздуха + столба ртути в трубке b), чтобы заставить ртуть проникать в поры зерен; кроме того с той же целью, производя наполнение снизу, повторяют выкачивание воздуха из прибора два раза, т. е., подняв ртуть в трубке t до неизменяющегося уровня (отвечающего барометрическому давлению) и закрыв кран r, впускают над ртутью воздух и снова его выкачивают при открытом нижнем кране. Плотность ртути при температуре опытов определяется предварительно c помощью пикнометра. Если вес сосуда А с одной ртутью есть Т, вес его с ртутью и П. — T1, вес П. — Р, плотность ртути — d, то плотность П. (S) выразится через . Гравиметрическая плотность зернистых сортов изменяется от 0,91 до 0,98, а абсолютная — от 1,6 до 1,88. Всякие сорта П. в большей или меньшей мере поглощают влажность на открытом воздухе. Гигроскопичность увеличивается с пропорцией угля в составе, понижением температуры его выжигания, степенью нечистоты селитры, понижением плотности зерен. Количество поглощаемой влаги может достигать 15%. Пока это количество не более 5%, зерна отсыревшего П. новым высушиванием могут быть возвращены к первоначальным своим свойствам (ближе — для сортов мелких и менее плотных, отдаленнее — для более крупных и плотных). При большем отсырении новое высушивание ведет к покрытию поверхности зерен слоем селитры, т. е. происходит нарушение однородности смешения. Если пропорция поглощенной воды еще более возрастает, зерна раздуваются, делаясь менее плотными, и, наконец, совсем расстраиваются. Образчики, кажущиеся по виду очень сухими, могут содержать в себе еще 2% влажности. Определения влажности производятся высушиванием до постоянного веса при 60°. Относительно действий удара замечено, что воспламенение всего легче получается при ударе железом по железу, железом по латуни, латунью по латуни, менее легко — свинцом по свинцу, свинцом по дереву, более трудно — медью по меди или медью по дереву, никогда не получается при ударе деревом по дереву. Темп. воспламенения при быстром нагревании (напр., если бросать зерна на поверхность расплавленного олова) лежит ок. 300° (270—320°, по Виолетту). Прикосновение с пламенем (напр., горящего спирта, светильного газа и т. п.), слишком кратковременное, не воспламеняет П. Рыхлый пироксилин (см. Нитроклетчатка), воспламененный над кучкой хорошо полированных зерен, оставляет последние нетронутыми. Наиболее верный способ воспламенения пороховых зарядов — прикосновение накаленными до высокой температуры твердыми телами или действие такими же продуктами взрыва так наз. запалов (см.). При горении П. образуется столь сложная смесь газообразных и твердых (по охлаждении) продуктов, что она почти не может быть выражена каким-либо простым химическим уравнением разложения даже при определенных условиях воспламенения, так как случайные местные вариации в составе и свойствах зерен определяют разложение, в сущности, по нескольким различным уравнениям (см. Взрывчатые вещества). Прототипом относящихся сюда изысканий послужило исследование Бунзена и Шишкова (1857) над горением охотничьего П., под обыкновенным атмосферным давлением. Полученные ими результаты могут быть выражены в следующей схеме:

твердых
продуктов
0,680
K2SO4  0,422......................
K2CO3  0,126......................
K2S2O3  0,132......................
K2 0,121......................
KCNS  0,003......................
KNO3</s{ub>  0,037......................
1 гр.
пороха
KNO3  0,789..............

дает
при горении
 0,007......................
 0,098..............
 0,001......................
(NH4)2CO3 + 2NH4HCO3  0,008......................
угля
 0,076........
N2  0,0990 = 079,40 кб. стм.......................
 0,004........
CO2  0,2010 = 101,71 »кб. »стм.......................
 0,030........
CO  0,0090 = 007,49 »кб. »стм.......................
газов
0,314
или
H2  0,0002 = 002,34 »кб. »стм.......................
H2 0,0018 = 001,16 »кб. »стм.......................
O2  0,0014 = 001,00 »кб. »стм.......................
193,10 кб. стм.

Последующие многочисленные исследования (Craig, Linck, Karolyi, Федоров, Betrthelot, Noble и Abel, Debus) показали, что состав продуктов изменяется в зависимости от давления, под которыми горение П. происходит, а также, — что K2S2O3 образуется главным образом вследствие окисления K2S2 при соприкосновении с кислородом воздуха. Главные продукты суть: K2CO3, K2SO4, K2S2 (или K2S) в твердом остатке и СО2, СО, N2 — в газах. С возрастанием давлений пропорция K2СО3, K2S2 и СО2 увеличивается за счет К2SO4 и СО; кроме того, горение составных частей П. делается более полным. По Дебусу (1882), процесс совершается в две фазы: сначала происходит собственно горение (взрыв), при чем образуются только K2SO4, K2СО3, СО2, N2 и, может быть, СО; во вторую фазу образовавшиеся при горении твердые продукты более или менее восстановляются оставшимися в свободном состоянии частями угля и серы, а именно K2SO4 углем, K2CO2 серой, причем получается K2S2, тем в большей мере, чем медленнее будет происходить охлаждение, т. е. чем больше будет вес заряда. Сарро, беря средние результаты из опытов Нобеля и Абеля над крупнозернистым английским П. (так наз. гальковым, pebble), при плотностях заряжания в прочной бомбе, отвечающих приблизительно обыкновенным условиям применения в орудиях, выражает весовые пропорции главных продуктов горения следующими круглыми числами:

Твердых продуктов
0,56
K2CO3    0,33...............
K2SO4    0,07...............
K2S2    0,13...............
Проч. различн.    0,03...............
1 гр. П. дает:

Газов
0,44
Или 270 кб. стм.
CO2    0,27...............
CO    0,05...............
N2    0,11...............
Проч. различн.    0,01...............

Такое превращение при горении может быть выражено приблизительно уравнением:

10KNO3 + 4S + 13С = 3K2СО3 + 0,5K2SO4 + 1,5K2S2 + 9CO2 + СО + N2.

По общим приемам (см. Взрывчатые вещества) из него вычисляются:

Объем газов  .....................
v0 = 259 л (на 1 кг).
Количество отдел. тепла  .....................
Qv = 697 кал. (на 1 кг).
Температура горения [2]  .....................
= 2730°
Сила  .....................
f = 3000 (ок.) кг на 1 кв. стм.
Коволюм [3]  .....................
α = 0,5 (около).

Давление P при изменяющихся плотностях заряжания Δ в прочной камере:

Δ Вычисленные Измеренные
с помощью
крёшера
0,5 2000 кгр. 2023 кгр.
0,7 3230 »кгр. 3590 »кгр.

С изменением состава сортов П., содержащих серу, натура продуктов горения остается та же самая, изменяются только пропорции их. По мере возрастания пропорции селитры при переходе от минного сорта через военный к охотничьему, объем газов уменьшается, количество же отделяющегося тепла и температура горения, наоборот, увеличиваются. Вследствие этого сила их получается приблизительно одинаковая. Шоколадные и бессерные сорта обладают немного большей силой. Измерениями в регистрирующей манометрической бомбе Сарро и Вьеля (см. Взрывчатые вещества), при наибольшем окончательном давлении ок. 2000 кг на 1 кв. см, найдено (Н. Смирновым в научно-техн. лаборатории морск. вед.), что различные сорта нашего П. показывают следующую быстроту сгорания:

Черный ружейный 0,0028 сек.
Крупно-охотничий 0,0029 »сек.
Бурый кубический 0,0056 »сек.
Черный призматический 0,0070 »сек.
Бурый призматический 0,0200 »сек.

Эти времена сгорания не находятся в правильном соответствии с величиной зерен, откуда Вьель, на основании своих многочисленных подобных же опытов заключил, что существующие сорта обыкновенного П. при горении под высокими давлениями распадаются на различные более мелкие многогранники, которые затем и горят параллельными слоями. Правильное соответствие между быстротой сгорания и первоначальной величиной зерен имеет место лишь в тех случаях, когда зерна спрессованы до высокой плотности (ок. 1,90). На основании измерений времен сгорания таких наиболее плотных зерен, взятых в виде больших правильно сплющенных пластинок, в бомбе при различных плотностях заряжения, были вычислены Вьелем средние скорости сгорания при изменяющихся максимальных (а следовательно и средних) давлениях, т. е. пути, пробегаемые горением по нормали к пластинкам, в 1 секунду:

Максим. давл.
на 1 кв. см
Скор. горения
черного пороха.
Скор. горения
бурого пороха.
500 кгр. 6 стм. 4,35 стм.
1000 »кгр. 8 »стм. 5,20 »стм.
2000 »кгр. 10 »стм. 6,15 »стм.
2800 »кгр. 11 »стм. 6,70 »стм.
P 0,8 P 0,9247 P¼.

Очевидно, бурые сорта (шоколадные), будучи сильно спрессованы, являются более медленными и обладающими меньшей степенью увеличения скорости сгорания с давлением; откуда в преимущество их при стрельбе из больших орудий сравнительно с черными сортами.

Взамен минного сорта П. было предложено множество взрывчатых смесей, представлявших преимущество по своей большей дешевизне или большему взрывному действию в горных породах различной твердости. В следующей таблице приведен состав некоторых из них.

Пиропон Порох
Шварца
Мин. пор.
Кюна
Порох
Рюден­берга
Сакси­фрагин Порох
Ней­мейера
Порох
Кос­синьи
Бел. пор.
д’Ожанда
NaNO3 52,5 26,5 8,0 40,0
KNO3 46,6 16,0 30,0 2,0 72,0
Ba(NO3)2 76,0
Соли Сегнета 6,0
KClO3 75,0 49,0
Соли желтой синильной 28,0
Серы 20,0 9,2 9,0 12,0 10,0 12,5
Дубовой коры 27,6
Древесного угля 14,7 16,0 8,0 22,0 12,0 12,6
Лигнита 4,0 8,0
Тростникового сахару 23,0

Смеси с NaNO3 гигроскопичны, а содержащие бертолетовую соль опасны при обращении. В настоящее время все они вытеснены из практики динамитами (см.), а также различными смесями с азотноаммиачной солью (взрывч. вещества Фавье и др.).

II. Бездымный П. Основными материалами для его приготовления служат нитроклетчатка (см.), нитроглицерин (см.) и различные нитросоединения ароматического ряда. Попытки к применению этих веществ для стрельбы начались около середины настоящего столетия, но более или менее удовлетворительное решение задачи достигнуто лишь в конце 80-х годов. Трудность состояла главным образом в устранении способности их к тому наибыстрейшему сгоранию, которое называется детонацией (см.). В нитроклетчатке эту способность сначала предполагали уменьшить одним механическим уплотнением массы; напр., в Австрии (в 50-х годах), по предложению Ленка, из рыхлого взрывчатого хлопка пряли и сучили нити, из последних затем приготовляли цилиндрические плетеные шнуры с пустотой внутри и т. п. Но разрушительное действие на стенки орудий ослаблялось таким путем недостаточно и неправильно. Более удачными оказались попытки уменьшить скорость сгорания понижением степени нитрации нитроклетчатки и примешиванием к ней селитры. Шульц в 1868 г. первый предложил такого рода П.: предварительно очищенные и нитрованные правильные зерна древесной клетчатки (с содержанием ок. 10,5% азота) напитывались концентрированным раствором баритовой и калийной селитр и высушивались около 40°. Впоследствии этот П., получивший распространение за границей между охотниками, стали приготовлять (на Ветеренском заводе в Бельгии), прямо из нитрованной древесной массы, подобно П. из смесей хлопковой нитроклетчатки и селитр, каковы, например, английский Sporting Powder (окрашенный в розовый цвет аурином), французский Pondre de chasse pyrofilée и другие сорта так наз. белого П. Пропорция смешения в новейших французских образцах: 65% пироксилина (с содержанием около 12,5% азота), 29% баритовой селитры и 6% калийной селитры; иногда примешивают еще около 1% парафина. Фабрикация их всех в общем сходна с фабрикацией обыкновенного П.: смесь во влажном состоянии обрабатывается под бегунами; полученные лепешки зернятся в грохоте; зерна сушатся около 40°, полируются в бочонках и т. д. Крупным недостатком сортов такого П. является главным образом способность их сильно изменять свои баллистические свойства в зависимости от содержания влажности, напр., при подсыхании нормальных зарядов с 2,5—3% влажности в жаркую погоду; вместе с тем, замечалась также недостаточная связность частей в зернах. Впоследствии оба эти недостатка устранены были в значительной степени введением полировки зерен в бочонках в присутствии сырого эфира, причем поступают таким образом: смесь зерен и пыли, прошедшая при измельчении бегунных лепешек через сита с отверстиями 2,5 мм, подсушивается до 1% влажности и напитывается 65% эфира; смоченная масса снова зернится на грохотах из латунной сетки с отверстиями 1,8 мм; выходящие зерна смачиваются 50% воды, полируются во вращающихся бочонках и подвергаются вторичной сушке; после сортировки через сита в 1,6 мм и чистка через сита в 1 мм, продукт еще раз полируется в присутствии 15% эфира. Эфир, заключая в себе примесь спирта, растворяет отчасти нитроклетчатку и делает ее способной при высыхании образовать плотную массу и склеивать прочно соседние нерастворимые части. Выход пригодного зерна, при указанном усовершенствовании фабрикации, около 30—35% массы, поступающей под бегуны; собирающиеся пыли обрабатываются таким же образом, т. е. под бегунами, на грохот и т. д. Отдельные партии окончательно подвергаются мешке. Плотность охотничьего французского пироксилиново-селитряного П. около 1,59; число зерен (неправильных и угловатых) в 1 грамме около 2200. Нормальная влажность около 1,5%; в зависимости от атмосферных условий, она колеблется немного (без чувствительного вреда для баллистических свойств). Из ружья 16-го калибра при весе дроби (№ 6-й) в 30 г заряд 2,4 г с 2% влажности дает средние скорости от 250 до 270 метров и средние максимальные давления от 750 до 850 атм.; последние не поднимаются выше 1000 атм. и при уменьшении влажности ниже 1%. В последнее время во Франции вместо приведенного П. стали применять обработанную подобным же образом смесь 82 частей пироксилина (с 12,5% азота) и 18 ч. хромово-аммиачной соли, а именно сорта марки J: № 0 (300 зерен в 1 г) — для карабинов, № 1 (600 зер.) и № 2 (1250 зер.) — для обыкновенных охотничьих ружей и № 3 (2000 зер.) — для револьверов. Средняя влажность около 2%. В ружье 16 калибра при весе дроби = 30 г и заряде 2,6 г № 2 получаются: начальная скорость 246 метров и максимальное давление 500 атм. Но, очевидно, все подобные сорта в сущности относятся к малодымным П., сходным с пикриновыми (см.), так как при сгорании их образуются всегда такие твердые продукты, как К2CO3, ВаСО3, Cr2O3 и друг. Употребление Ba(NO2)2 вместо KNO3 способствует уменьшению густоты дыма, потому что образующаяся ВаСО3 не способна соединяться с водяными парами на воздухе. Для военной стрельбы из больших орудий эти виды пироксилинового П., во всяком случае, являлись непригодными (по своему большому разрывному действию) и могли быть приспособлены разве только к ручному оружию. Между тем средство для решения вопроса находилось, так сказать, под руками. Известно, что менее высокие степени нитрации клетчатки (входящие в состав коллодия) растворяются в смеси спирта с эфиром, а наиболее высокие — в уксусном эфире, ацетоне, и что если эти растворы, налив более или менее тонким слоем в широкие плоские сосуды, подвергнут медленному выпариванию, то получатся плотные, прозрачные и упругие пластинки. Оказалось, что эти коллоидальные пластинки обладают всеми свойствами хорошего П., т. е. непроницаемы для газов даже высокого давления и вследствие того сгорают в запертом пространстве строго правильными концентрическими слоями. Воспользовавшись такими свойствами нитроклетчатки, Вьель во Франции в 1884 г. и открыл первый настоящий бездымный порох, легко приспособляемый ко всяким орудиям. При опытах его выяснилось, что можно не получать предварительно однородного жидкого раствора нитроклетчатки, а достаточно только привести ее с помощью малого количества растворителя в крутое желатинообразное тесто и затем придать последнему ту или другую плотную форму прессованием. Мало того, без ущерба для баллистических качеств пороха известная часть измельченных волокон нитроклетчатки может остаться совсем нетронутой растворителем, лишь бы эти волокна были проникнуты и плотно склеены растворившимися частями. С другой стороны, опыты других авторов показали, что известные виды нитроклетчатки могут превращаться в плотные коллоидальные формы не только растворением в таком большом количестве нитроглицерина, как в гремучем студне (см. Динамиты), но и сочетанием с малыми количествами последнего, при содействии или без содействия летучих растворителей. То же самое, кроме того, может быть достигнуто примешиванием к нитроклетчатке небольших количеств ароматических нитроуглеводородов. Из подобных превращений нитроклетчатки в плотное коллоидальное состояние и произошли все современные виды бездымного П. Они могут быть распределены в следующие три группы: пороха из нитроклетчатки чистой, или пироксилиновые, нитроглицериновые и нитроуглеводородные. Из них мы остановимся главным образом на первой группе.

1 ) Пироксилиновый бездымный порох Вьеля впервые был введен для военной стрельбы во Франции в конце 80-х г. Подробности его фабрикации удерживаются в секрете, но, судя по общим сведениям и опытам, произведенным вслед за тем в других государствах, можно с положительностью утверждать, что сущность этой фабрикации состоит в следующем. Берут смесь высоконитрованной клетчатки с 13,0% (ок.) азота и низконитрованной с 11—12% азота (см. Нитроклетчатка) в такой пропорции, чтобы полученное смешение содержало определенное количество азота и в то же время было способно превращаться в плотные коллоидальные формы при содействии летучего растворителя. Содержание азота в смеси, смотря по назначению приготовляемого пороха и натуре применяемого растворителя в различных государствах, изменяется приблизительно от 12,0 до 12,75%; более обыкновенная величина его 12,5%. Пропорция растворимой нитроклетчатки в смеси, смотря по принятому растворителю, варьирует, от 20 до 50%; когда растворитель есть смесь спирта (1 об.) с эфиром (2 об.), то эта пропорция большей частью бывает от 40 до 60%. Оба вида нитроклетчатки, обыкновенно, берутся в измельченном виде (мезга). После высушивания смесь подвергается так наз. желатинации посредством малого количества того или другого летучего растворителя, беря последнего от 100 до 200 частей на 100 частей сухой мезги. При размешивании в герметически закрытых мешалках в течение от 2 до 4 час. масса получает консистенцию весьма крутого теста, разделенного на более или менее мелкие комочки, которые при сжимании способны превращаться в плотные полупрозрачные пластинки. Очевидно, в этих пластинках нетронутые растворителем волокна нитроклетчатки будут проникнуты и склеены густым раствором других ее волокон. Масса имеет тогда вид и консистенцию не вполне отвердевшего клея или желе (откуда и само название этой операции — желатинация). Комочки полученного крутого теста затем превращаются посредством прессования в те или другие формы П. Наиболее употребительные формы пластинчатые, причем отдельные зерна П. имеют вид или равносторонних квадратов, или более или менее удлиненных лент; реже применяются цилиндрические формы с каналом по оси, или так назыв. макаронные. Отпресованный П. остается после того только высушить, подвергая его действию свободно меняющегося воздуха, сначала при обыкновенной температуре и окончательно при нагревании не выше 50°. По мере улетучивания растворителя П. сокращается в объеме, более и более уплотняется и в то же время делается тверже, но сохраняет свою упругость и большое сопротивление разрыву. В окончательно высушенном пироксилиновом П. всегда остаются небольшие количества неудаленного растворителя, который, однако, может выделяться медленно при долгом хранении П., вследствие чего последний всегда издает более или менее слабый запах, свойственный растворителю. Если растворителем служила спирто-эфирная смесь, совсем не действующая на нерастворимую нитроклетчатку, то в результате такого медленного высыхания можно опасаться расстройства плотного коллоидального строения форм вследствие обособления в их массе не тронутых растворителем волокон. Отсюда преимущество ацетонного растворителя, так как он растворяет оба вида нитроклетчатки, входящие в смесь. Но с 1892 г., благодаря исследованиям научно-технической лаборатории морского ведомства, в России были найдены условия заводского приготовления нового технического вида нитроклетчатки, названного пироколлодием (см. Нитроклетчатка), с содержанием азота, какое требуется для П., т. е. 12,5%, и в то же время вполне растворимого в смеси спирта с эфиром. Очевидно, при переработке в П. пироколлодия являлась возможность и со спирто-эфирным растворителем, который ныне гораздо дешевле и доступнее ацетонного, не опасаться последствий крайнего высыхания П. при хранении, как это и подтвердилось впоследствии. Вследствие этого преимущества, а также большей однородности состава и свойств, П. этот нужно рассматривать, как существенно отличающийся от пироксилинового, приготовляемого по Вьелю из смеси нерастворимого и растворимого пироксилина; оттого он назван пироколлодийным. Пластинчатые формы его настолько прозрачны, что через более тонкие, положив их на бумагу, можно разбирать написанное. Из подробностей фабрикации различных видов пироксилинового бездымного П. отметим только следующия [4]. Однообразие состава и растворимость пироколлодия исключают необходимость предварительной мешки мезги для достижения этого однообразия, так как в случаях небольших уклонений (не более ± 0,2% в содержании азота) от нормального состав исправляется попутно во время желатинации; для этого нужно только взять в работу соответственные количества различающихся дневных партий мезги, состав и растворимость которых должны быть известны. Но такая мешка необходима для пироксилинового П., причем стараются достигнуть не только одинакового для данного сорта содержания азота, но по возможности и сходной растворимости. Ввиду значительного колебания в составе растворимого пироксилина зта задача более или менее разрешается лишь методическим смешением, протирая отвешенные порции мезги через проволочные сита. В переработку берут только такую мезгу, которая показывает стойкость при 110° не менее 4 часов (проба Вьеля — см. Нитроклетчатка). Высушивание взятой на переработку влажной мезги сначала производилось нагреванием при 35°—40°, помещая ее тонким слоем на полотняных лотках. Для уменьшения при этой операции крайне опасного распыления массы (послужившего причиной нескольких взрывов сушилен) предлагалось влажную мезгу предварительно слабо спрессовывать в диски, которые потом легко разламывались бы на более мелкие куски (И. Чельцов в 1890 г.). В Австрии с этой же целью рекомендовалось влажную мезгу перед сушкой смачивать крепким спиртом. Но полное устранение опасности было выработано лишь после того, как в 1890 г. проф. Д. И. Менделеев, имея в виду желатинацию с помощью спирто-эфирного растворителя, предложил заменить сушку методическим промыванием 95°-м спиртом. В этом случае, очевидно, по окончании промывки нужно было только отжать избыток спирта (в прессе или центрифуге) так, чтобы в мезге осталось его ровно столько, сколько требуется для желатинации при соответствующем добавлении эфира. При обезвоживании спиртом нужно иметь в виду, что он растворяет низшие степени нитрации клетчатки, вследствие чего состав массы в отношении содержания азота может более или менее изменяться. Для пироколлодия это изменение будет однообразно и незначительно, так как содержание означенных степеней нитрации не более 2%; но для смешанной массы пироксилинового П. оно не может быть однообразно незначительным, так как менее нитрованные виды растворимого пироксилина часто обладают большой растворимостью в спирте. Для желатинирования употребляют, обыкновенно, 150—200 частей спирто-эфирного растворителя на 100 част. сухой мезги. Операция с успехом может производиться в тестомешалках Вернера и Пфлейдерера (см. Кордит) и, в зависимости от относительного количества растворителя, оканчивается в 2—4 часа; закладка в 1 раз от 50 до 100 кг массы (считая на сухую). На фиг. 10 представлена такая мешалка в собранном виде, с сосудом для наливания летучего растворителя на плотно запирающейся крышке. По окончании операции содержимое опоражнивается в подставленные герметически запирающиеся ящики, наклоняя машину с помощью соответственного винтового приспособления. Превращение желатинированной массы в те или другие плотные формы П. обыкновенно производится выдавливанием через матрицы с отверстиями соответственного вида и следующей за тем (после подсушки) резкой первоначальных, более крупных форм (см. Кордит). Большей частью применяются пластинчатые формы: четырехугольные, почти квадратные чешуйки, ленты и т. п. При изготовлении их матрицы снабжаются одной или несколькими узкими щелями такой ширины, которая была бы в 2 раза (почти) больше толщины окончательно (после сушки) получаемых пластинок. Само выдавливание осуществляется с помощью как винтовых, так и гидравлических прессов. На фиг. 11 представлен внешний вид гидравлического пресса Морана: А — матрица, В — зарядная камера, могущая поворачиваться в вертикальное положение (при загрузках); D — цилиндр, вмещающий поршень; tt1 — трубки для привода и отвода воды; kk1 — к ним краны; E — манометр. Внутри зарядной камеры перед матрицами вставляются диафрагмы с узкими отверстиями для задерживания кусочков дерева, железа и т. п., которые в противном случае засоряли бы матрицу. Так как по выходе из пресса ленты испаряют большую часть содержащегося в них растворителя уже при обыкн. темп. в первые 24 часа, то иногда прессование производят так, чтобы пары растворителя, по возможности, улавливались для обращения его вновь на выделку П., и тем самым достигают некоторого понижения стоимости производства. Когда, вследствие такого испарения, содержание остающегося растворителя падает до 12—20%, подсохшие ленты часто являются перекоробленными, с шероховатыми поверхностями и с неравномерной толщиной. Эти недостатки устраняются пропусканием их между соответственно расставленными плющильными вальками. Для резки на равносторонние четырехугольники применяются аппараты, сходные по устройству с табакорезками, причем закладывается целый пучок лент, а для разрезания на удлиненные пластинки-резаки, подобные изображенному на фиг. 12 (ручные). Но формование лент нередко (в Германии) осуществляется также с помощью вальцования. В таком случае тестообразная масса из желатинаторов подвергается следующим операциям. Первоначально ее пропускают через аппарат, снабженный тремя параллельными вальками, из которых два верхние находятся в одной горизонтальной плоскости (табл. фиг. 13). Установив вальки на требующемся расстоянии друг от друга, закладывают тесто в воронку, причем оно, проходя сначала между верхней парой (вниз), а затем между одним из верхних и нижним (в боковом направлении), получается в виде больших листов с пузырями внутри, наполненными парами растворителя и отчасти воздухом. Эти листы затем пропускаются несколько раз через второй вальцовальный аппарат (фиг. 14), причем они постепенно освобождаются от пузырей и являются, наконец, совершенно прозрачными. Если приготовляются сорта П., требующие большей толщины пластинок, то прозрачные тонкие листы складываются в несколько слоев и медленно пропускаются между теми же вальками так, чтобы воздух, попадающий между слоями, постоянно удалялся. Полученные большие листы затем подвергаются резке. С этою целью для получения равносторонних пластинок применяются машины, подобные изображенной на фиг. 15. На одной и той же подставке установлены собственно два резательных аппарата. В каждом на двух параллельных вальках bb1 насажены круглые ножи а, разделенные между собой кольцами меньшего диаметра. Широкий лист П., проходя между этими ножами сверху, разрезается на длинные более узкие ленты. Последние по ведущей щели спускаются к выступу d и здесь, входя в нижнюю часть аппарата, действием колесного ножа е разрезаются поперечно на части равной длины. Колесный нож состоит из двух крестообразно прикрепленных к оси пластинок, к ребрам которых приделаны режущие стальные пластинки (по поверхности описанного цилиндра). При получении удлиненных пластинок листы сырого П. в подобных же машинах разрезаются только продольно, причем круглые ножи промежуточными кольцами раздвигаются на большее расстояние, а поперечное разрезание производится отдельно резаком (гильотиной). Во время выполнения всех этих операций вальцования и резки главная масса растворителя, содержавшегося в желатинированном тесте, постоянно испаряясь в окружающий воздух, безвозвратно теряется.

Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b48 591-1.jpg Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b48 591-2.jpg

Окончательная сушка производится обыкновенно в струе теплого воздуха на полотняных лотках в сушильных шкафах с температурой не выше 50°. Удаление растворителя достигается в большей мере, если высушивание перемежается с вылеживанием при обыкновенной температуре в течение более или менее значительного времени. По выходе из сушильни, П. напитывается воздушной влажностью до 0,5—1%, после чего подвергается еще мешке, для придания партиям однородности в отношении состава и свойств. При фабрикации пироксилиновых сортов пороха французского типа эта операция имеет большее значение, чем для пироколлодийного П., так как в первых, кроме всех прочих условий неоднородности, имеет место еще различие в составе самого смешения мезги коллодия и нерастворимого пироксилина. Готовые партии обыкновенно сохраняются в герметически укупоренных ящиках. Пластинки пироколлодийного пороха обладают большей прозрачностью, чем пластинки пироксилинового. Толщина их для различных орудий варьирует от 0,25 мм до 4,0 мм. Содержание не удаляемого при сушке спирто-эфирного растворителя возрастает с толщиной и изменяется от 2% до 7%. Но так как крайне медленное выделение его все-таки имеет место даже при обыкновенной температуре (см. выше), то это обстоятельство и обусловливает хранение П. в герметической укупорке, ибо в противном случае с течением времени может произойти перемена его состава. Уд. вес пластинок тем больше, чем меньше содержание остаточного растворителя, и изменяется обыкновенно в пределах от 1,64 до 1,55. Если пластинки, втянувшие 0,5—1% воздушной влажности, оставить лежать на открытом воздухе, то перемену веса можно заметить лишь по прошествии долгого времени. Под колоколом над водой при обыкновенной температуре количество поглощенной влажности в пределе доходит до 3%. При погружении в воду на несколько суток, после обсушки между листами пропускной бумаги и лежания на воздухе в течение 1/2 часа, привес получается также в 3%. Предельное количество поглощаемой воды зависит отчасти от содержания остаточного растворителя. Принимают, что сорта, показавшие при пробе Вьеля (см. Нитроклетчатка [5]) до красного окрашивания нормальной лакмусовой бумажки стойкость в течение не меньше 8 часов, могут сохраняться в герметической укупорке при обыкновенной температуре неопределенно долгое время без всякого изменения. Но, если температура окружающего воздуха поднимется на долгое время выше 40°, особенно при доступе влажного воздуха, то в некоторых случаях наступает несомненное изменение, сказывающееся уменьшением стойкости при пробе Вьеля и в конце концов явным разложением даже при обыкновенной температуре. По-видимому, при этом играет некоторую роль окисление остаточного растворителя. Но, с другой стороны, несомненно также, что последний, нейтрализуя появляющиеся при разложении кислоты, должен оказывать и полезное влияние на стойкость. Во всяком случае, современные П. из нитроклетчатки, даже тщательно приготовленные, требуют хранения при температурах, возможно недалеких от обыкновенной. При быстром нагревании, со скоростью 5—6° в минуту, в парафиновой ванне они воспламеняются ок. 170—175°. При ударе на стальной наковальне падающим копром взрываются. Будучи зажжены на воздухе, сгорают более или менее быстро (смотря по толщине) пламенем без образования дыма; пламя одной горящей пластинки можно задуть ртом. Первое распространение горения но поверхности пластинок происходить довольно медленно, и, чтобы избежать затяжек при воспламенении в орудиях или в бомбах, приходится прибегать к помощи дымного П., который, сгорая и разбрасывая накаленные свои продукты по всем направлениям, сразу возбуждает горение во многих точках заряда. Быстрота горения возрастает с давлением приблизительно пропорционально последнему. Вследствие этого П. из нитроклетчатки обладают большой прогрессивностью. Правильность сгорания концентрическими параллельными слоями, даже под громадными давлениями (до 3500 кг), в особенности свойственна пироколлодийному П.: когда бывают взяты для стрельбы пластинки излишне (не по орудию) толстые, то, не успев сгореть в канале и потухнув в воздухе, они являются совершенно правильно утончившимися и гладкими, хотя бы остающаяся толщина была не более листа бумаги. Остающийся в зернах растворитель понижает быстроту сгорания, и наоборот; хранение в герметической укупорке оттого и практикуется, что в противном случае с течением времени получилась бы большая быстрота горения, и следовательно — изменение баллистических свойств. Пластинчатая (а также макаронная) форма усиливают прогрессивность П. В первом приближении можно принять, что времена сгорания, напр. пластинок пироколлодийного бездымного П. (при одинаковых условиях): а) увеличиваются пропорционально их толщине; б) изменяются обратно пропорционально средним давлениям, развивающимся в прочной камере; в) представляют некоторую линейную функцию от содержания остаточного растворителя; притом — все это с такой правильностью, что для всякого заданного времени горения (при данном среднем давлении и содержании растворителя) требующаяся толщина пластинок может быть прямо вычислена. Времена сгорания всяких сортов дымного П. при наибольшем давлении 2000 кг (см. выше) совершенно обнимаются крайними величинами времен для наиболее тонких пироколлодийных пластинок (в 0,25 мм с 2% растворителя) — 0,0016 сек. и наиболее толстых (3,5 мм с 7% растворителя) — 0,0250 сек. Подобрав на основании этих измерений соответствующие толщины пластинок, в 1893 г. на морском отделе Охтенского полигона стреляли боевыми их зарядами [6] с совершенной уверенностью в безопасности из всевозможных морских орудий до 12″ пушки включительно, и несмотря на то, что это была в России первая стрельба бездымным П. из столь больших орудий, результаты получились хорошие и во всяком случае многообещавшие при дальнейшем более точном подборе толщины пластинок. В настоящее время принимают, что и с пироксилиновым порохом французского типа при стрельбе из всяких орудий получаются столь же хорошие результаты. Следующая таблица позволяет судить о баллистическом действии сортов бездымного П., причем для примера взят пироколлодийный П. и параллельно для сравнения приводятся некоторые данные в тех же условиях и для прежних дымных сортов.

Размеры орудия Вес снаряда Вес заряда Наибольш.
давл. на клин
Начальная
скорость
Дымный П.
бурый
Бездымн.
пироколл. П.
3-лин. винтовка образца 1891 г. 13,7 гр.кгр. 2,5 гр.кгр. 2450 атм. 660 метр.
37 мм. 5-ствольная скорострелка 505,7 »кгр. 36,5 »кгр. 1090 »атм. 425 »метр.
37 »мм »5-ствольная »скорострелка »000»кгр. 80,1 »кгр. 1200 »атм. 400 »метр.
47 мм. одноствольная пушка 1,5 кгр. 398 »кгр. 2100 »атм. 730 »метр.
47 »мм. »одноствольная »пушка »000»кгр. 718 »кгр. 2030 »атм. 600 »метр.
120 мм. пушка Канэ в 45 калибр. 20,5 »кгр. 6,45 кгр. 2250 »атм. 820 »метр.
120 »мм. »пушка »Канэ »в 45 »калибр. »000»кгр. 11,5 кгр. 2320 »атм. 680 »метр.
6″ пушка Канэ в 45 калибр. 41,5 »кгр. 11,7 »кгр. 2250 »атм. 820 »метр.
6″ »пушка »Канэ »в 45 »калибр. »000»кгр. 19,6 »кгр. 2320 »атм. 680 »метр.
12″ пушка в 35 калибров 332 »кгр. 100 »кгр. 2500 »атм. 760 »метр.
12″ »пушка »в 35 »калибров »000»кгр. 143 »кгр. 2450 »атм. 610 »метр.

Очевидно, в длинных орудиях при одних и тех же (приблизительно) наибольших давлениях на клин, бездымный порох, несмотря на то, что заряды его в 1,8—1,4 раза меньше по весу, дает начальные скорости на 20—25% большие, чем шоколадный призматический [7]. При стрельбе из больших орудий вылетающие на воздух пары и газы образуют белое или слегка окрашенное в желтоватый цвет облако, быстро исчезающее. Главные продукты горения бездымного П. из нитроклетчатки (в прочной камере) суть: водяной пар, углекислота, водород, окись углерода и азот; к ним иногда примешивается небольшое количество болотного газа. По причине значительного содержания окиси углерода они ядовиты при вдыхании. Изучение в этом отношении пироколлодийного П. привело к следующим результатам. Состав различных сортов его приближенно выражается формулой: C24H30N10O40 + nC3H8O, где C3H8O отвечает не удаленному сушкой растворителю, а величина n переменная. Например, в пластинках толщиной около 2 мм n = 0,87. При этом значении n разложение в бомбе, когда плотность заряжания ок. 0,02, выражается уравнением:

C24H30N10O40 + 0,87C3H8O = 5,2CO2 + 21,41CO + 9,42H2 + 5N2 + 9,06Н2O.

С понижением содержания растворителя пропорции водорода и окиси углерода уменьшаются и горение является более полным. Если обозначим через p количество остаточного растворителя на 100 частей сухой массы и приведем в связь определяемые опытом характеристические величины с найденными для самого пироколлодия (см. Нитроклетчатка), то для различных сортов П. получим приблизительно следующую зависимость:

Объем газов (Н2О газооб.) на 1 г 894 + 16,6 p. куб. стм
Количество тепла (Н2О газообр.) на 1 г 904 − 26,4 p. мал. кал.
Температура горения 2454° − 60,5 p.
Сила 9210 − 40 p.

Эти формулы могут служить для приближенных расчетов до p = 5.

2) Нитроглицериновые П. появились с 1889 г., в Германии и Австрии — под именем баллистита (в виде длинных прямоугольных призм или кубов), в Италии — под назв. филита (в виде струн). Способ фабрикации того и другого (без содействия растворителя) был предложен известной динамитной фирмой Нобеля (см. Кордит). Впоследствии он был изменен Лундгольмом и Сайерсом, которые показали, что основная операция при приготовлении — растворение коллодия в нитроглицерине — легко достигается нагреванием их смеси в избытке горячей (60°) воды при перебалтывании пропусканием воздуха время от времени в течение нескольких дней; по отделении избытка воды прессованием, массу затем прокатывают несколько раз между вальками, нагретыми до 50—60°, до тех пор, пока получающиеся листы не сделаются однородными и совершенно прозрачными. Вместо первоначального содержания нитроглицерина в 50% в настоящее время приготовляется П. Нобеля на Кельнско-Ротвейльских заводах только с 42% нитроглицерина. С другой стороны, в то время, как прежде прибавляли в состав его немного камфары (до 0,5%), анилина, таннина и т. п., теперь стараются избегать всяких подмесей. Одновременно с П. Нобеля в Англии стал вводиться другой вид нитроглицеринового П. — кордит (см.) Абеля и Дьюара, отличающийся тем, что содержит в себе 57,4% нитроглицерина, 37,5% обыкновенного нерастворимого пироксилина, 5% вазелина и, кроме того, приготовляется с помощью растворителя (ацетона). Вместе с тем фирмой Максима и Норденфельдта предложены сорта П., содержащие малые количества нитроглицерина (от 5% до 12%). Некоторые из них, с подмесью около 1% мочевины, обладают большой (кажущейся) стойкостью при нагревании (выдерживают пробу Вьеля много более 8 часов); другие содержат подмесь (до 2%) касторового масла; форма их цилиндрическая; крупные снабжены продольными каналами (подобно дымному призматическому П.). Принимают, что нитроглицериновые П. способны к лучшему баллистическому действию, обходятся значительно дешевле и требуют меньших зарядов, сравнительно с пироксилиновыми, но менее последних стойки и производят легче выгорание канала орудий.

3) Из нитроуглеводородных сортов бездымного П. более известен индюрит, предложенный Монрое в Америке и приготовляемый в Ньюпорте: обыкновенный нерастворимый пироксилин промывается древесным спиртом и желатинируется с помощью нитробензола, которого берут 0,9—1,8 на 1 ч. мезги; масса подвергается прокатке между вальками и резке в зерна; последние затем обрабатываются горячей водой и паром, причем часть растворителя уходит и зерна приобретают твердость, после чего их остается только высушить. Этот П. издает запах нитробензола, горит блестящим пламенем и показывает недостаточную стойкость при хранении.

С открытием коллоидальных порохов вопрос о бездымной стрельбе из военных орудий и достижении при этом громадных начальных скоростей стал на твердую почву. Фабрикация прежних дымных П. в настоящее время повсюду прекращается и все государства спешат вводить тот или другой вид бездымного П., не останавливаясь ни перед какими экономическими и техническими трудностями ввиду явных преимуществ этого П., тем более, что означенные трудности временные и при дальнейшем изучении предмета устранятся сами собою.

П. охотничий делится на две группы: на черный и на белый, или бездымный (см. выше). Черный охотничий П. бывает мелкий и крупный, первый из них пригоден преимущественно для ружей шомпольных (т. е. заряжающихся с дула); для ружей казнозарядных выгоднее П. крупный, так как он менее взрывчат и позволяет употреблять, без излишней отдачи (XXII, 397), более сильные заряды. В последнее время черный П. вытесняется, как на голубиных садках (IX, 121), так и на охоте, белым, представляющим следующие преимущества: 1) меньшее количество дыма, что дает возможность ясно видеть результаты первого выстрела и не замедлить, в случае надобности, выстрелом из другого ствола; 2) сравнительно слабый звук выстрела и 3) меньший нагар в стволах. Так как количество газов, развиваемых белым П., зависит, между прочим, от степени сдавленности его в гильзе (VIII, 681), то, во избежание разрыва ствола, П. этот насыпается в гильзу свободно, причем пыж только досылается до пороха, не сжимая его; затем всыпается дробь, накладывается второй пыж, и края гильзы (бумажной) плотно закручиваются сертиссером. Для воспламенения в гильзе белого П. требуется сильный пистон. Заряды всякого вообще П. отмериваются или по объему, или по весу; в первом случае употребляют ручные мерочки (с делениями), которыми П. зачерпывается, или особые машинки, быстро и точно отсыпающие в гильзу определенный заряд; белый П., преимущественно, отвешивается, так как ошибка в количестве может повлечь разрыв стволов. Лучшим черным П. считается английский Curtis & Harwey, № 6; наиболее употребительны на западе Европы белые П. заводов: Шульце и Е. С. (Explosive Company). В России черный охотничий П. выделывается на заводах Охтенском, Казанском. Шостенском, Финляндском (Турпа), Екатериненском (б. Виннера в Саблине) и Высочайшего утвержденного русского общества (в Шлиссельбурге); на последних двух заводах изготовляется также белый П., под маркой «Сокол» и по способу генерала Лишева. См. сравнительные таблицы разных порохов, составленные А. П. Ивашенцовым и помещенные в «Охотн. календаре» Л. П. Сабанеева (М., 1892) и в «Карманном охотн. календаре» Н. Ю. Анофриева (М. 1893).

Приложения[править]

ПОРОХ.

Дополнение[править]

Порох Брюжера, Дезиньоля, зеленый, пикриновоаммиачный, Фонтеня — см. Пикриновая кислота (XXIII, 588 и 589).

Примечания[править]

  1. Первый такой пресс с описанным устройством существенных частей был изобретен в России проф. Вышнеградским, отчего и приготовление призматического П. (после введения его Сев. Америке) у нас началось раньше, чем в других государствах Европы.
  2. Теплоемкости твердых продуктов приняты неизменяющимися с температурой, а газов — изменяющимися по формуле Малляра и Ле-Шателье.
  3. Удельные объемы твердых продуктов приняты равными объемам при обыкновенной температуре, а коволюм газов — v0×0,001.
  4. Это — те именно подробности, которые уже не составляют секрета и описаны, напр., Оскаром Гуттманом в его сочинении: «Die Industrie der Explosivstoffe» (1895).
  5. Для пробы помещают в цилиндре 10 г измельченного П.
  6. Образцы были приготовлены по заданиям научно-технической лаборатории морского ведомства на Охтенском пороховом заводе из пироколлодия, приготовленного на морском пироксилиновом заводе.
  7. Впоследствии найдено было, что могут быть достигнуты еще более благоприятные отношения.