Черный порох состав: Дымные пороха — Справочник химика 21

Черный порох. Ружья, мушкеты и пистолеты Нового Света. Огнестрельное оружие XVII-XIX веков

Черный порох

Порох, безусловно, был и по-прежнему остается основой для подготовки заряда любого огнестрельного оружия, к какому бы периоду времени и к какой бы системе оно ни относилось. На протяжении сотен лет порох в виде тонкого порошка или муки крупного помола продолжал существовать как единственно возможный заряд и для стрелкового оружия, и для артиллерии, хотя где-то в середине XVI века некоторым из его потребителей стало ясно, что большую энергию, как и большее удобство при заряжании, можно извлечь из пороха в виде гранул. Было замечено, что при этом ускоряется воспламенение пороха за счет готового прохода для пламени между зернами заряда. Производители пороха после этого открытия стали в большей степени заниматься исследованиями и совершенствованием процесса производства; но все же на протяжении долгого времени оставался большой разброс в методах изготовления и в конечном продукте.

Даже соотношение основных компонентов пороха разнилось в разных странах из тех, где он производился. Английское правительство законодательно постановило, что выпускающийся в стране порох должен содержать 75 частей селитры, 15 частей древесного угля и 10 частей серы. Во Франции и Бельгии было предписано, что в тамошнем порохе должно быть 75 процентов селитры и по 12¹/₂ процента древесного угля и серы; в Германии и Австрии же соотношение было таково: 76 частей селитры, 14 частей древесного угля и 10 частей серы. В процессе же производства пороха в условиях строжайшей экономии и для определенных торговых целей содержание селитры снижалось до минимума.

Читателю, желающему в деталях изучить процесс, материалы, оборудование и методы изготовления пороха в XVIII столетии во Франции, мы рекомендуем обратиться к девятнадцати большим гравюрам и сопутствующему им пояснительному тексту, опубликованным Дени Дидро в его сорокапятитомной «Энциклопедии». Значение французского порохового производства в истории пороха в Соединенных Штатах получит освещение в воспоминаниях молодого химика из Эссона Э. И. Дюпона де Немура. Но сначала, однако, мы опишем основные процессы подготовки составных частей пороха и грубый «домашний» метод его изготовления, практиковавшийся американцами для удовлетворения своих потребностей в боеприпасах.

Первым шагом в этом процессе, разумеется, становилось приобретение ингредиентов. Селитра была доступна, как она доступна и сейчас, в своем природном состоянии во многих известняковых пещерах Вирджинии, Джорджии, Теннесси и Кентукки. Посредством выщелачивания сырья с древесной золой и последующим выпариванием нежелательные соли и земляные включения можно было отделить от собственно селитры. Получившийся продукт все еще был слишком грубым, чтобы его можно было использовать в процессе получения пороха; необходимо было провести еще целую серию операций – промывки, фильтрации, плавления, кристаллизации, сушки, просеивания и упаковки в бочонки, – прежде чем селитра становилась в достаточной степени очищенной. Пороховые фабрики, располагавшиеся поблизости от залежей селитры, обычно очищали продукт своей собственной добычи, но многие другие закупали уже очищенный ингредиент.

Сера встречается в районах вулканической деятельности и, добытая в своем природном состоянии, очищается путем возгонки – то есть нагрева до стадии испарения. Последующее охлаждение паров и остывание осадка образовывало порошок, называемый «серными цветами». Для производства пороха этот порошок плавился и заливался в формы, образуя там «серные рулоны». Обычно же производители пороха приобретали серу у сторонних поставщиков.

Для получения углерода использовался древесный уголь, приготовляемый из древесины ивы или тополя, спиленных весной и очищенных от коры. Древесина выжигалась на уголь в ямах или «перегонялась» в железных емкостях. Такая емкость, заполненная древесиной и герметично закрытая, за исключением небольшой трубки, дававшей выход газам, нагревалась в печи до тех пор, пока древесина не превращалась в уголь.

Следующим этапом было измельчение и смешивание составных частей в необходимых пропорциях, что являлось наиболее важной и ответственной частью процесса. Поначалу это делалось путем растирания компонентов в ступах, сделанных из дуба или другой твердой древесины.

Пестики же были бронзовыми или сделаны тоже из твердых пород древесины. Сначала эти операции производились с углем как основой продукта, причем уголь в процессе измельчения слегка увлажнялся. Затем добавлялись отмененные и предварительно тоже измельченные количества селитры и серы. Дальнейшее растирание и перемешивание, производимые вручную, служили смешиванию, или «соединению», ингредиентов. Процесс измельчения занимал несколько часов, и все это время в продукт добавлялась небольшими порциями вода до тех пор, пока не сформировывался брикет. Тогда его вынимали из ступы и сушили.

Некоторые производителя пороха, в качестве составной части процесса измельчения, помещали ингредиенты (кроме селитры) во «вращающуюся бочку», сделанную из кожи, натянутой на рамку, на внутреннюю поверхность которой были нашиты ребра. В такую бочку помещалась также порция цинковых или медных шариков, вдвое большая по весу, чем смесь угля и серы. «Бочку» вращали примерно час или два, а затем добавляли селитру и продолжали вращать.

К концу следующих двух часов мукообразную массу смачивали водой и перемещали в ступу, чтобы сформировать брикет.

Чтобы превратить пороховой брикет в гранулы, применялось два способа. Первый состоял в том, чтобы пропустить брикет между деревянными валками и просеять полученную массу через решето; при втором же способе брикет помещали на сито, сделанное из перфорированного пергамента, где он раздавливался под весом пятифунтового диска из твердых пород дерева. В любом случае окончательный отсев осуществлялся через ряд решет, имеющих отверстия различного размера. Решето с числом ячеек от 14 до 16 на дюйм выдавало марку «Fg» или крупнозернистый порох, применявшийся для снаряжения артиллерийских орудий; от 16 до 24 ячеек на дюйм – порох марки «FFg», которым снаряжались мушкеты; и от 24 до 46 ячеек на дюйм – порох марки «FFFg» или ружейный порох.

Порох делался «шлифованным» (то есть каждое его зерно имело твердую гладкую поверхность), чтобы он мог до определенной степени сохранять свои свойства во влажном воздухе.

Для этого гранулированный порох помещался в бочкообразный цилиндр, который вращался со скоростью пятнадцать—двадцать оборотов в минуту в течение нескольких часов.

Секрет взрывной энергии черного пороха заключается в его способности сгорать без доступа воздуха, будучи помещенным в закрытое пространство. Часть кислорода, имевшегося в селитре пороха, помещенного в ружейный ствол, расходовалась во время проникновения в ствол форса пламени от капсюля или с затравочного полка, воспламеняя основной заряд со связанным в нем собственным кислородом. Взрывообразное сгорание образует огромное количество пороховых газов, которые пребывают в замкнутом пространстве за пулей, пока давление не становится настолько сильным, что они начинают двигать пулю, вытесняя ее из пространства ствола. Больше половины продуктов сгорания черного пороха составляют твердые частицы, которые, наравне с пороховыми газами, и образуют клуб белого дыма. Часть этих твердых частиц оседает на нарезах и в запальной трубке, загрязняя оружие и делая необходимым частую его чистку.

В Америке существование колонистов зависело от оружия в гораздо большей степени, чем в их родных странах. Как и можно было ожидать, проблема выживания стала побудительной причиной изобретений и усовершенствования оружия. Прекрасным примером этого стала разработка кентуккийской винтовки. Даже в XVII веке отцы-колонисты стремились содействовать прогрессу в производстве черного пороха. Когда в 1666 году Ричард Вуддей из Бостона и Генри Расселл из Ипсвича начали экспериментировать с промышленным производством пороха, генерал Грант предоставил им особые привилегии и отдал приказ оказывать им всю возможную помощь. И все же, несмотря на официальное содействие, в области производства пороха не было достигнуто особого прогресса за весь колониальный период. Ко времени начала Войны за независимость столь необходимый порох продолжал производиться в незначительных количествах, по примитивным технологиям, аналогично тому, как американские охотники отливали пули в домашних условиях. Война вызвала значительное расширение производства пороха в Америке, но даже после ее успешного окончания спрос на ружейный порох сократился весьма незначительно.

Скорее наоборот, спрос был столь высок, что в начале XIX века в различных районах страны открылось много новых пороховых заводов. В переписи 1810 года перечислено более двухсот пороховых заводов в шестнадцати штатах, все годовое производство которых оценивалось в 1 миллион 500 тысяч фунтов. И все-таки спрос превышал предложение, так что многие из производителей спешили удовлетворить спрос, не обращая особого внимания на качество своего продукта и не заботясь о каких-либо научных нормах, которые надо было соблюдать, чтобы достичь единообразных результатов.

В первый день нового 1800 года на землю Соединенных Штатов ступил человек, которому было суждено произвести революцию в пороховой промышленности Америки. Человеком этим был Элетер Ирене Дюпон де Немур, некогда работавший рядовым химиком на французском государственном пороховом заводе в Эссоне. Под руководством знаменитого ученого Лавуазье, возглавлявшего это предприятие, юный Дюпон освоил процессы очистки селитры и серы, научился смешивать эти два компонента с древесным углем из ивы; а также отжимать, гранулировать и шлифовать получаемый продукт, превращая его в высококачественный черный порох. Он также научился управлять оборудованием и соблюдать меры безопасности, столь необходимые в этом опаснейшем пороховом производстве.

То ли волею случая, то ли в результате какого-то тщательно продуманного плана Дюпон как-то отправился на охоту с полковником Луи де Туссаром в окрестностях города Уилмингтона в штате Делавэр. Купив накануне пороха в деревенской лавке, он пришел в негодование от несоответствия высокой цены низкому качеству. Это обстоятельство побудило его изучить возможности участия в производстве ружейного пороха в качестве частного предпринимателя. Он посетил несколько небольших пороховых фабрик, действовавших в то время на Восточном побережье, и достаточно быстро понял, что может весьма эффективно с ними конкурировать. Томас Джефферсон, уже успевший подружиться с Дюпоном, одобрил и поддержал его идею. Джефферсон, генерал Джон Мэсон и Джон Хэнкок сделали все возможное, чтобы задуманная отрасль промышленности начала действовать. В 1801 году Дюпон вернулся во Францию и заручился там обещаниями руководителей государства, что французская пороховая промышленность поставит необходимое оборудование и позволит нанять квалифицированных рабочих. Были разработаны уставные документы, и Дюпон стал директором новой фирмы, «Э.И. Дюпон де Немур и К^о». Затем молодой Дюпон вернулся в Америку и стал искать место для развертывания производства. Ему приглянулось местечко Брэндиуэйн-Крик неподалеку от городка Уилмингтона в штате Делавэр, и в 1802 году компания Дюпона начала выпускать свою продукцию. Одним из первых полученных ею заказов стала очистка селитры для правительства Соединенных Штатов. К 1804 году партии ружейного пороха отгружались из Брэндиуэйна в Нью-Йорк. В этом году объем производства ружейного пороха составил 44 907 фунтов; а в 1805 году каботажные суда и караваны фургонов доставляли продукцию Дюпона на север до Бостона, на юг до Чарлстона и Саванны и на запад до Питсбурга.

Накануне войны 1812 года импортный порох продавался в Соединенных Штатах по цене 37¹/₂ и 40 центов за фунт, что видно из счетов правительственного Управления торговли с индейцами и Американской меховой компании. В ходе войны 1812 года его цена поднялась до 62 центов за фунт. Вскоре после окончания войны порох американского производства такого же качества стоил 20 центов за фунт. Без сомнения, фабрики Дюпона много сделали для того, чтобы ситуация изменилась подобным образом. Счета как правительственного Управления торговли с индейцами, так и Американской меховой компании ясно показывают, что в 1820-х годах ружейный порох американского производства регулярно закупался ими партиями по 2 и 3 тысячи фунтов по цене 20 центов за фунт, а закупки аналогичного импортного продукта по цене от 30 до 62¹/₂ цента за фунт носили ограниченный характер и производились партиями от 100 до 400 фунтов.

В 1827 году на фабриках Дюпона было занято 140 наемных сотрудников, а объем их ежегодного выпуска составлял 800 тысяч фунтов. В 1832 году Дюпон подсчитал, что за 30 лет своей деятельности он выпустил 13 миллионов 400 тысяч фунтов пороха. «Большая часть этого количества была использована для охоты, а это применение требовало пороха, превосходного по своим метательным качествам».

Покровительство и одобрение деятельности компании правительством Соединенных Штатов оставались неизменными в течение долгих лет, и все же отдельные правительственные чиновники на первых этапах ведения дел с ней ничего не принимали на веру. Так, 28 декабря 1807 года руководитель правительственного Управления торговли с индейцами предостерегал господина Дюпона: «Высокое качество пороха, используемого индейцами, является предметом нашей самой тщательной заботы. Они весьма тонкие знатоки этого предмета и бывают очень недовольны, если он оказывается не таким, какой им нужен». Это предостережение поступило на фирму вместе с заказом на сорок бочонков ружейного пороха весом по 12,7 килограмма каждый, порох «должен быть поставлен в бочонках, наполненных доверху и обшитых парусиной, с маркировкой «U. S. N.» и пронумерованных от 1 до 40». В том, что этот заказ был выполнен и заказчик остался удовлетворенным, нет никакого сомнения, судя по последующим записям в архивах управления, содержащим сведения о многочисленных дополнительных заказах. Другие правительственные организации тоже время от времени пользовались услугами фирмы Дюпона. Так, 24 апреля 1827 года начальник арсенала в городе Франкфорте опубликовал доклад, из которого следовало, что порох фирмы Дюпона продемонстрировал более высокое качество по сравнению с порохами, произведенными европейскими фирмами трех сортов – «одинарное клеймо», «двойное клеймо» и «баночный» – и непоименованных сортов из Эдинбурга и Лондона. В ходе официальных испытаний было установлено, что продукция Дюпона превосходит все эти марки порохов по мощности, скорости сгорания и чистоте, хотя цена этого пороха для потребителя была почти вдвое ниже, чем у других сортов.

Рекламное объявление фирмы Дюпона времен кремневых мушкетов так описывало производимый компанией продукт под маркой «Орел»: «Порох тонкого помола для спортивной стрельбы в жестяных банках, 1-фунтовой бумажной упаковке, и в бочонках по 6¹/₄ фунта. Более крупный помол для охоты на водоплавающую птицу в жестяных банках и в бочонках по 6¹/₄ и 12¹/₂ фунта. Пушечный порох высшего качества F, IF и HF, шлифованный и необработанный, в бочонках по 25, 12¹/₂ и 6¹/ фунта». Относительно обозначения сортов и характеристик выпускаемых его фирмой порохов Дюпон в 1809 году информировал руководителя Управления торговли с индейцами, что в качестве марок будут применяться следующие знаки: «FG крупный помол, шлифованный; FFG более мелкий помол; FFR часть зерен нешлифованные; FFFG очень тонкий помол, шлифованный».

Достаточно сложную проблему представляли собой емкости, в которых должен был транспортироваться порох в необжитые районы, где он был в изрядном дефиците. Одно из первых упоминаний об этой проблеме на Дальнем Западе обнаруживается в дневниках экспедиции Льюиса и Кларка. Так, 6 августа 1805 года, неподалеку от Тройной развилки на реке Миссури, одно из каноэ флотилии перевернулось. Льюис записал в своем дневнике: «Около 20 фунтов пороха, который мы хранили в плотно закрытом бочонке или, по крайней мере, считали таковым, намокли и стали совершенно непригодными. Бочонок этот находился в каноэ вместе с другими, но я не принял тех мер предосторожности, как в случае с другими. Весь остальной порох я сложил в жестянки, вложив также туда и свинец в количестве, которое можно выстрелить [в виде пуль] находящимся в жестянке количеством пороха, а потом закрыл эти жестянки пробками и сверху залил воском».

2 тысячи фунтов пороха, поставленные из Кентукки в округ Томбигби в 1810 году, были расфасованы в бочонки (вероятно, числом 40), счет за сами бочонки на сумму 60 долларов был выставлен Управлению торговли с индейцами. В 1821 году Американская меховая компания позволяла себе платить 50 центов за каждый из бочонков как тару, вмещающий 50 фунтов пороха. Пороховые фабрики Дюпона в конце концов сочли для себя более выгодным обзавестись бондарными цехами и делать свою собственную тару в виде бочек и бочонков. Вскоре к ним добавились особо сконструированные фургоны, и расходы на перевозку соответствующим образом снизились. До того как компания обзавелась своими собственными транспортными службами, большинство перевозок этого опасного груза осуществлялось по контрактам с независимыми перевозчиками. Рамсей Крукс из Американской меховой компании 4 февраля 1835 года писал фирме «Пратт, Шуто и К^о» в Филадельфии: «Компания «Дюпон» уведомила нас, что перевозчиками за фрахт до Питсбурга была запрошена непомерная сумма в $ 3,25, и они считают, что не смогут снизить ее до тех пор, пока каналы Пенсильвании открыты. В прошлом году фрахт составлял только $ 2,12¹/₂ за 100 фунтов от Брэндиуэйна до Огайо».

Транспортировки пороха в район Миссисипи или Сент-Луиса и Дальнего Запада испытывали еще большие трудности после того, как груз приходил в Питсбург. Рамсей Крукс в письме от 12 января 1835 года выговаривал Джозефу Ролетту, агенту Американской меховой компании в городке Прейрие-Дю-Шин в устье Висконсина: «Я был немало огорчен тем, что не получил от вас распоряжений относительно отправки грузов внутри страны, в частности разнарядки на порох, который был доставлен в Сент-Луис с изрядными трудностями. Мы не можем отправлять его из этого порта [Нью-Йорк] через Новый Орлеан, поскольку наши суда не любят перевозить такие грузы, да и сент-луисские пароходы отказываются принимать их на борт. Трудно бывает даже организовать их отправку пароходом из Питсбурга, потому что, если пассажиры узнают о нахождении на борту такого груза, они откажутся от поездки на нем. Не остается ничего другого, как только перевозить порох на плоскодонках, которых в этих местах [на Огайо] почти нет, так что единственной возможностью, о которой я прослышал, остается только уговорить фирму «Пратт, Шуто и К^о», которая ежегодно осуществляет отгрузку своего собственного пороха. Если ваша разнарядка подоспеет вовремя, я смогу договориться о фрахте части тоннажа их судна, которое должно выйти из Питсбурга на первой неделе марта; если же она опоздает, то я не вижу никакой другой возможности, как только отправить вам ваш порох маршрутом по Великим озерам после открытия навигации в конце апреля».

По всей видимости, ожидаемая разнарядка поступила вскоре после того, как предыдущее письмо было написано, поскольку 21 января 1835 года Рамсей Крукс писал Ролетту: «Мы уже дали указание отгрузить 100 бочонков ружейного пороха по 50 фунтов каждый марки FF 50/8 50/8, которые должны уйти из Питсбурга в начале марта на судне фирмы «Пратт, Шуто и К^о» – остальное же количество будет отгружено по озерам в соответствии с вашими указаниями. Я также прошу вас информировать меня о том, к какому времени вы хотите получить его в Грин-Бей. Как я понимаю, вы хотите использовать ваши суда, перевозящие шкуры, загрузив их порохом на обратный путь на Миссисипи».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Как появился первый в мире порох

Первоначально применялся дымный или черный пoрoх, который состоял из сeры, yгля и кaлиeвoй сeлитры. Это взрывчатое вещество изготавливали путем дaвки в спeциaльнoй емкoсти. Давайте подробнее узнаем, кто открыл порох и как он эволюционировал с течением времени.

Китайский порох

Сложно понять, когда было сделано это величайшее и опаснейшее изобретение человечества. Есть ряд источников, которые указывают, кто первым создавал порох. Однако информация разрозненная и противоречивая.

Экспертименты с воспламеняющейся смесью проводились китайцами, арабами, индейцами и другими древними народами. Первые упоминания об это веществе были зафиксированы в летописях в нaчaлe пeрвoгo стoлeтия нaшeй эры.

Считается, что именно китайцы стали применять порох раньше всех. Однако вещество не служило военным целям. Его использовали как медикамент и средство для праздничных развлечений.

С течением времени порох стали применять на стрелковых орудиях. Эти открытия в сфере военного дела были сделаны европейскими мастерами.

Пoрoх в роли oрyжия

Представители Франции и Восточной Европы получили образцы взрывчатки от арабов, живших в Испании. Постепенно она стала распространяться по Европе и всему миру.

В 1331 году немцы использовали дымный порох вместе с огнестрельным оружием. В 1346 году технологию стали применять английские войска под управлением монаха Бертольда Шварца.

В 1382 году порох использовали при московской обороне против нашествия татарских орд. Выстрелы совершали из пушек и сосудов. Была открыта метательная сила дымного пороха. Велись изыскания для выработки селитры, серы и угля. В 1710 году в России открыто несколько крупных пороховых заводов, совершенствовался состав взрывчатки.

В 1808 году прошли широкие испытания русских порохов. По результатам они получили наилучшие показатели по сравнению с аналогами из Франции, Австрии, Швейцарии и Англии. В 1844 году ученый Фадеев выработал безопасный метод хранения дымного пороха.

Стали применять новое вооружение с пороховыми снарядами. Использовали электробаллистический прибор для вычисления скорости полета снарядов. Выработали метод уплотнения тройной смеси.

В 1832 году открыли нитроцеллюлозу, а в 1847 – нитроглицерин. Из них приготовили первый бездымный порох. Затем его состав улучшили с помощью пироксилина.

В СССР спроектированы первые рeaктивныe систeмы зaлпoвoгo oгня с бaллиститным пoрoхом. Также вещество применяли в ракетных двигателях.

Кто изобрёл порох — История изобретений

 

Что такое порох

Чёрный порох или дымный порох — это смесь трёх веществ: серы, угля и калиевой селитры в отношении 2:3:15. Смесь изначально получалась путём давки в специальной ёмкости.

 

Состав и пропорции пороха

Порох изобрели китайцы?

Китайский фейверк

Если вы попробуете найти точную дату изобретения пороха, то у вас вряд ли что-то выйдет. Некоторые источники говорят о том, что порох был известен древним индийцам ещё за полторы тысячи лет до нашей эры, кто-то говорит о том, что порох был известен китайцам ещё в начале первого столетия нашей эры. Многие историки сходятся на том, что всё-таки первыми порох изобрели китайцы. Правда использовали они его не для военных целей. Селитра применялась в лечебном деле. Её смешивали с другими веществами (например, мёдом) и поджигали, получая «целебный» дым.  Также китайцы использовали порох в качестве развлечения на праздниках. Всем известные фейерверки появились впервые именно в Китае, а потом уже распространились в Европе. Китайцы заполняли кусок бамбука порохом и поджигали, направляя палочку в небо. Также существуют упоминания пороха в качестве оружия — это были бомбы «пи ли хо цю» (в переводе с китайского «огневой шар со звуком грома»). Их укладывали в катапульты и метали во врага.

Бомбы китайцев

Но китайцы и арабы так и не смогли догадаться использовать силу газа, чтобы пускать снаряды. Это сделали первыми именно европейцы. Везде можно встретить одну легенду, будто Бертольд Шварц случайно молол смесь пороха в ступе, а случайная искра попав туда, произвела взрыв в келье монаха. Правда нет достоверных сведений о Шварце, но всё-таки именно монахи первыми точно описали порох, а именно великий изобретатель Средневековья — Роджер Бэкон. Он точно запишет рецепт пороха, но не осмелится показать его дальше монашеского ордена, потому что считалось, что столь опасные вещи стоит прятать от глаз необразованных людей.

Всё же, тайна пороха вскоре была раскрыта и впервые применена в качестве оружия.

Порох как оружие

26 августа 1346 года. После многомесячных боёв за французскую корону английский король Эдуард III со своей утомлённой армией вышел к деревне Креси на севере Франции. В течение целого тысячелетия на полях сражений господствовали конники. Англичан было мало, но их воодушевляла вера в собственное оружие — длинные луки. Сражаясь долгие годы с шотландцами и валийцами, Эдуард по достоинству оценил качество этого мощного оружия. На рассвете английские войны начали укреплять свои позиции при Креси, ямы должны были стать ловушками для французской кавалерии. На подступах к боевым порядкам в землю вбивали колья, которые могли пронзить лошадь. Однако в первую очередь англичане возлагали надежды на свой главный козырь — длинный лук. Высотою с человеческий рост он был изготовлен из тиса, чтобы натянуть тетиву нужно было приложить усилие в 45 килограмм, а стрелы поражали противника до 200 метров. Натянуть тетиву лука была сложнее, чем тетиву арбалета, но стрельба из него велась гораздо быстрее. Пока английские лучники готовились встретить врага, на поле битвы прибывает Эдуард вместе с рыцарями, однако теперь английской коннице предстояло сражаться в пешем бою. Эдуард приказал рыцарям спешиться и занять позицию среди лучников, образовав построение в форме клина, получившая название борозда. «Англия и Святой Георгий! Англия и Святой Георгий!» — скандировали солдаты.

Французы не сомневались в победе, ведь их войско втрое превосходило англичан. Английским лукам они противопоставили мощные арбалеты. Французский король Филипп привёл с собой 6 тысяч генуэзских наёмников. Вооружённые арбалетами они спустились с холма и двинулись к боевым порядкам англичан.

Современный историк Джефри Бэйкер так описывает эту битву:

Французы устремились на англичан первыми. Арбалетчики шли на них под звуки труб, литавр и пронзительный вой, который оглашал округу громоподобным криком.

Однако стрелы арбалетчиков не долетали до англичан. Англичане стояли вне досягаемости генуэзских арбалетов. Тогда как стрелы длинных английских луков вполне доставали до арбалетчиков. Лучники сделали шаг вперёд и стали выпускать стрелы с такой скоростью, что они сыпались словно снег. Бросая своё оружие, генуэзцы обратились в бегство. Это зрелище так возмутило французского короля, что он приказал своим рыцарям атаковать врага в конном строю. Рыцари устремились вперёд сквозь расстроенные ряды отступающих арбалетчиков. Земля на поле сражения размокла после недавнего дождя. Вскоре боевые порядки французов превратились в бесформенную и перепачканную грязью кучу людей в тяжёлом снаряжении и лошадей, осыпаемых градом стрел англичан. Французы пришли в замешательство, и лишь немногие охваченные яростным порывом рыцари сумели приблизиться к англичанам вплотную. Здесь их уже ждали топоры, копья и мечи англичан. Очень много французов погибло, не получив ни одной раны, их просто задавили в толпе. После 16 бесплодных атак французы отступили, потерпев сокрушительное поражение. Англичане сохраняли боевой порядок вплоть до следующего утра.

Рибальда

На рассвете послы Эдуарда обнаружили 542 тела французских дворян и рыцарей, также 20 тысяч погибших солдат и лошадей. Англичане же потеряли 2 рыцарей и 18 пехотинцев. Победа англичан при Креси ошеломила Европу. Их тактика, в основе которой лежала мощь длинных луков стали полной неожиданностью для европейцев. Для пехотинцев наступала новая эра, конникам была суждено появляться на полях сражений ещё несколько столетий, но решать исход битвы будут уже не они. Эпоха рыцарской кавалерии подошла к концу, однако на поле битве в Креси был слышен звук не только английских, Эдуард выставил на позицию несколько бомбард. Это были небольшие примитивные пушки, которые стреляли камнями. Бомбарды были неточным оружием и главным образом лишь пугали французских лошадей своим грохотом. Однако именно их канонада возвестила о начале революции, которая навсегда должна была изменить мир, а также способ ведения войны — появления пороха.

В дальнейшем порох в военном деле начинает применяться всё чаще и уже как новая технология возвращается на восток. К примеру, крайне успешно новым видом вооружения сумел воспользоваться османский султан Мехмед II «Завоеватель». Он использовал технологию, предложенную ему Урбаном, венгерским инженером.

Турецкая пушка, изготовленная по той же технологии

Мехмед разработал план осады города. Он установил пушку напротив главных ворот города. 12 апреля 1453 года она наконец «заговорила». Мощные стены, которые защищали христианство в течение столетий, рухнули за несколько недель. Эта сверхпушка Мехмеда сумела изменить ход истории, однако такое орудие оказалось не слишком удобным для ведения осады. Для его перевозки требовалось 60 быков и 200 человек, чтобы зарядить оружие на позиции, уходило не менее часа. Отдача была столь велика, что новый выстрел можно было провести лишь через 3 часа после предыдущего.

Дальнейшее развитие этой технологии в военном приводит к появлению огромного числа ружей, пушек, мортир и прочего вооружения. Но данный вид пороха был ещё недостаточно совершенен для военных целей по многим причинам. Одна из основных причин — это выделение большого количества дыма, которое при стрельбе обозначало позицию стрелка, но при этом мешало вести прицельный огонь. Во-вторых, дымный порох является крайне чувствительным к возгоранию. Описывается множество случаев, когда бочки с порохом взрывались прямо на складах из-за разного рода мелочей (маленькая искра или просто удар металлическим предметом). Всё это и многое другое заставило думать в сторону того, как сделать порох бездымным.

Как изобрели порох в России

Поначалу дымный чёрных порох использовался при стрельбе в виде мякоти пороха порошкоообразного вида., само же слово «порох», или «прах», означает пыль. Использоваться такую пороховую мякоть было тяжело из-за прилипания её к стенкам орудий. В результате обдумывания этой проблемы, было решено делать порох в виде комочков, что позволяло легче заряжать пушки, а при воспламенении таким образом получать значительно больший объём газа. Где-то в середине 15 века мы начали использовать зелёный порох. Его можно было получить, раскатывая в тесто мякоть пороха вместе со спиртом и другими примесями, затем тесто пропускали через специальное решето. Развитие отечественного производства пороха получает значительный всплеск во времена правления Ивана Грозного, а также Петра I. При Петре Великом были построены сразу три завода по производству пороха: Петербургский, Сестрорецкий, а также Охтинский.

Изучением пороха в России занимался Ломоносов, который произвёл теоретические выкладки, а также ряд экспериментов над дымным порохом. Позже его наработки использовались французскими учёными, которые получили наиболее удачный состав смеси, о котором написано в начале статьи:75 % калиевой селитры, 10 % серы и 15 % угля.

В начале XIX века русских порох стал считаться одним из самых высококачественных в мире, но, как известно, чёрный порох обладал значительными недостатками, такими как забивания дула ружья в результате налипания частиц пороха, а также огромное количество дыма при ведении стрельбы. Ещё одним существенным недостатком было образование серных соединений, вплоть до сернистой кислоты, которая разъедала металлические части оружия.

К концу XIX века был изобретён белый порох, позже названный бездымным, в основе которого лежала нитроцеллюлоза. Такой порох горел послойно, что улучшало баллистические свойства снарядов. Белый порох при горении производил гораздо меньшее количество дыма, что произвело целый рывок в развитии артиллерии.

В 1884 году был изобретён пироксилиновый порох во Франции, который оказывался более мощным, чем чёрный порох, но более непредсказуемым, поэтому его использовали только в небольших орудиях.

В 1887 году Альфред Нобель изобретает баллиститный порох. В Англии в 1889 году создают кордитный порох, на основе баллиститного пороха Нобеля. Новые вещества были более мощными, но при этом более стабильными, чем белый порох или пироксилиновый порох.

В 1891 году Дмитрий Иванович Менделеев создаёт пироколлодийный порох и спустя год начинаются его испытания для военных целей. В результате он принимается на вооружение. Д. И. Менделеев крайне скрупулёзно сравнивает в своих работах своё изобретение с другими видами пороха и отмечает его преимущества: стабильность состава, гомогенность, отсутствие «следов детонации».

Именно в СССР были созданы первые реактивные системы залпового огня. Мы успешно применяли для зарядов реактивных систем баллиститный порох, а в конце 1940-х годов создали смесевые виды пороха, которые использовали в двигателях ракет.

Ничто не стоит на месте, ведь создаются всё новые виде вооружения, а от войны никто не спешит отказываться, значит порох ещё долго будет иметь спрос и работу …

 

Можете также посмотреть документальный фильм о порохе:

Пиротехника – развлечение, ремесло или наука?

Все сверкающие красоты, от небольших выстрелов-всплесков хлопушек и петард до удивительных по краскам и разнообразию фейерверков, поддаются строго научному описанию, ибо, как писал Джон А. Конклинг, «аналогичные принципы заложены в работе разнообразных устройств — от космического «шаттла» до обыкновенных спичек».

По данным китайского историка химии, профессора Ли Чао Пинга, первым шагом к современным пиротехническим смесям были огненные трещотки, отпугивающие злых духов. Этот путь был долгим (не менее 1 500 лет), зато сейчас любой человек, знакомый со школьным курсом химии, может изготовить простейший фейерверк в течение нескольких дней.

Долгое время на Западе в производстве пиротехнической продукции были известны лишь несколько фамилий. Связано это с тем, что хитрости технологии, рецептура, способы смешивания пиротехнических составов хранились в секрете и передавались по наследству из поколения в поколение. Эти имена и сегодня главные в списке пиротехнических производителей. Например, в США это — Замбелли (штат Пенсильвания), Груччи (штат Нью-Йорк), Роцци (штат Огайо) и Соудза (штат Калифорния). Способствовало такой семейной секретности и то обстоятельство, что фундаментальные научные исследования в области пиротехники практически не проводились, а если и проводились, то эти данные не появлялись в научной прессе.

Еще совсем недавно составление и запуск фейерверков было скорее ремеслом, чем наукой. Только в последние десятилетия ученые начали изучать химические и физические процессы и законы, лежащие в основе яркости огней и других спецэффектов пиротехнических устройств. В процессе этих научных изысканий и возникла новая научная дисциплина «пиротехника» (наука о горении). Она занимается не только фейерверками, но и сигнальными ракетами, твердотопливными ускорителями космических кораблей, обыкновенными спичками, то есть всеми предметами, при изготовлении которых применяются аналогичные материалы.

В фейерверках основной пиротехнический состав остается неизменным в течение нескольких столетий — речь идет о черном порохе, необходимом для реализации взрывательной и метательной функций.

Изобретен черный (иначе — дымный) порох был в Китае (стране, издавна любившей яркие огневые представления и ритуалы) более 1 000 лет назад именно для применения в пиротехнических целях (простейшие ракеты, шутихи). На Западе сведения о нем распространялись в период средневековья. Английский монах Роджер Бэкон решил зашифровать состав пороха, потому что счел это вещество крайне опасным. А в 1242 году у него не оставалось другого выхода, как раскрыть формулу взрывчатой химической смеси — в целях защиты от обвинений в колдовстве. Так формула черного пороха становилась все более известной. Это вызвало, в свою очередь, серьезные инновационные изменения в строительстве и горно-добывающей отрасли, изменилась технология изготовления оружия и его виды: уже в 14 веке появляются мушкеты и пушки, в которых используется в качестве метательной силы черный порох. С полной уверенностью можно сказать, что черный порох — практически единственный химический состав, в котором используются те же составляющие, те же их пропорции и та же технология изготовления, как и во времена открытия Америки. Действительно формула дымного пороха не изменилась за все это время: это смесь нитрата калия (калиевая селитра), древесный уголь и сера в отношении 75:15:10 по весу. Все это позволяет говорить о черном порохе, как о близкой к идеалу пиротехнической смеси, состоящей из имеющихся в большом количестве и недорогих химических веществ, сравнительно неядовитых и устойчивых к воздействию внешней среды.

Эта химическая смесь настолько стабильна, что если ее хранить в сухом месте, то она не будет разлагаться и портиться десятки. Еще одним очевидным преимуществом пороха является то, что для его воспламенения нужно малое количество энергии — достаточно искры или небольшого взрывателя для дистанционного взрыва.

Как отмечают специалисты, пиротехнический процесс практически не отличается от обычного горения. Основные составляющие пиротехнического состава — горючее и окислитель. Древесный уголь, уротропин, шеллак, канифоль, порошки магния, алюминия и их сплавы относятся к горючему. К окислителям относятся нитраты, хлораты, перхлораты, хлор, фторорганические соединения. Чтобы предотвратить преждевременное загорание (и сгорание) фейерверка, в его состав добавляют так называемые флегматизаторы и стабилизаторы, а для регулирования скорости горения — катализаторы.

Таким образом, пиротехнический состав — это несколько тонко измельченных и механически смешанных компонентов, это нечто среднее между газовыми смесями и обычным твердым топливом.

Пиротехнический состав включает в себя окислитель (источник кислорода) и восстановитель (горючее вещество). Эти два компонента, как правило, являются отдельными твердыми химическими реагентами, которые потом будут смешаны механически. При нагревании смеси происходит обычная окислительно-восстановительная реакция (или реакция с обменом электронами). В ее процессе атомы горючего теряют электроны, которые переходят к атомам окислителя. Атомы восстановителя связываются с освобождающимися окислителем атомами кислорода, образуя стабильные продукты реакции. При такой реакции выделяется много тепловой энергии, что обусловлено более высокой стабильностью новых химических связей. Такой же процесс происходит и при горении, с единственной разницей — кислород в этом случае поступает из воздуха. Пиротехническая смесь содержит кислород в самой себе, что делает выделение тепла строго ограниченным. Холодная и сухая пиротехническая смесь очень стабильна. Твердая смесь реагирует очень медленно по поверхности, причем скорость реакции определяется диффузией. При воспламенении смесь переходит в жидкое, а затем в газообразное состояние в пиротехническом пламени. В результате чего горючее и окислитель перемешиваются. Это смешение двух указанных компонентов ускоряет реакцию и, в свою очередь, значительно усиливает процесс выделения энергии.

Пиротехниками не рождаются…

Получение академического образования в данной области затруднено из-за «семейственного» принципа гражданской пиротехники (более характерного для «них») и секретного характера большинства работ в оборонной промышленности (это более характерно для «нас»). В США единственные пиротехнические курсы читаются на нескольких ежегодных, продолжительностью в одну неделю, семинарах, проводимых в Вашингтон-Колледже. В России подобные семинары существуют (во всяком случае, существовали) при МГУ, в частности в школе А. Н. Колмогорова при МГУ. Наличие их на химических факультетах других вузов сомнительно после трагических событий, связанных с международным терроризмом. Однако сейчас ряд организаций активно публикует результаты открытий в этой области, в том числе и в интернете. Существует российский сайт любителей пиротехники (на нем можно познакомиться со статьями видных ученых, инженеров), российская пироконференция и т.д.

Литература по пиротехнике в России почти не выпускается. Единственная книга (предназначена для военных, содержит некоторые сведения по пиротехнике), изданная за последнее время, — учебник А.А. Шидловского (видный ученый в области пирохимии, умер в 1996 г).

Интерес к пиротехнике в России и в мире в целом растет, так только в США с 1976 г. среднегодовое потребление устройств для создания фейерверков удвоилось (в России такую статистику никто, очевидно, не ведет).

Дымный вышибной состав (ДП)

Дымный вышибной состав (ДП)

Способ изготовления ДП    Дымный вышибной состав,(далее ДП), не смотря на древнейшую историю, продолжает оставаться актуальным и в наше время. Особенно он хорош для вышибных зарядов системы спасения ракеты (ССР), то бишь для выброса парашюта в ракете. Понятно, что лучше всего для этой цели приобрести=достать промышленный охотничий пopoх, но это связано с рядом сложностей. Можно, конечно, выковырять из пиротехнических изделий, типа фейерверк, например из люсткугелей, но такой вариант достаточно затратный. А можно и сделать самостоятельно, тем более что для ССР его надо не много и нам совсем не обязательно добиваться качества промышленного изделия. Методика, которую я привожу ниже, скомпилирована из множества рекомендаций разных специалистов и отобрана мною в результате сравнения нескольких вариантов. /15.03.2020, kia-soft/

Состав ДП отработан на протяжении веков и хорошо известен. Компоненты просты и доступны. Так что надо только приложить чуток старания.

Соотношение компонентов ДП: 
• Калия нитрат KNO₃ — 75%
• Уголь C — 15%
• сера S- 10%

Сразу оговорюсь. Да, промышленное качество без хорошего оборудования нам не получить. Однако простое смешивание порошков тоже не вариант. Нужно выжать максимум из имеющихся возможностей, собственно что и стало причиной написания данной статьи.

В общем и целом качество конечного продукта определяется двумя факторами. Первый — тип угля. Для ДП лучше всего подходит уголь из мягких пород дерева: ольха, ива и т.п.. Кто хочет, может заморочиться изготовлением. Для этого надо развести костерок из указанных пород дерева и накрыть его железным ведром (тазиком, бочкой) на несколько часов. Но это совсем не обязательно, можно приобрести обычный березовый уголь для мангалов в любом супермаркете. Он не так хорош, но вполне подходит.

Второй фактор, влияющий на качество ДП — качество исходных компонентов и степень их измельчения. С компонентами все понятно, а что касается измельчения, то, если имеется в распоряжении шаровая мельница — это просто замечательно, но я исхожу из того, что есть у всех — ступка и кофемолка. Предварительный размол угля делаем в ступке. Далее применяем кофемолку. Учтите, что молоть в кофемолке часами бессмысленно, её возможности ограничены принципом помола. Для хорошего помола достаточно 30 сек в кофемолке. Ну, для очистки совести, можно сделать 2-3 подхода.

Напомню, что измельчать в кофемолке окислитель и горючее можно только по отдельности. В случае ДП можно измельчить уголь с серой, а потом отдельно селитру.

Внимание! Механизированный помол окислителей и горючего надо производить только раздельно.

Итак, измельчаем смесь угля и серы, затем отдельно селитру.

Смешиваем компоненты в банке путем тряски. Полученную смесь откидываем на тонкое сито для муки и, к своему удивлению, обнаруживаем довольно много неперемешанных комков. Их мы перетираем через сито и еще раз хорошенечко протрясаем в банке.

В результате получаем пороховую мякоть. Я называю её «предварительной», поскольку есть возможность улучшения её характеристик технологическим ухищрением, которое мы и рассмотрим далее.

Смысл дальнейшей процедуры — немеханическое улучшение смешивания компонентов. Используем тот факт, что селитра хорошо растворяется в воде, а сера хреново, но растворяется в спирту.

Полученную мякоть помещаем в банку и разводим смесью воды и спирта 1:1 до состояния густой сметаны. Можно использовать водку. Банку закрываем крышкой, если крышка не плотная, помещаем банку в пластиковый пакет, и оставляем на 2-3 суток. За это время не спеша пройдут нужные нам физико-химические процессы.

Наконец, когда терпение уже лопнуло, достаем нашу заначку, открываем и подсушиваем разведенную мякоть до консистенции твердого пластилина. Для полного высушивания состава надо проделать предварительную грануляцию. Берем терку для корейской моркови и натираем наш «колобок» на чистую поверхность типа кухонный стол тонким слоем по всей поверхности. В таком виде смесь быстро высыхает.

И в таком виде наш ДП уже обладает нужными нам свойствами и, в-принципе, уже годен для использования. Но тут опять «однако». Такой ДП очень хрупок, он легко крошится и поэтому не возможно выдержать определенный размер гранул, а значит и свойства ДП у нас будут плавать. Это принципиально, поскольку для работы ССР надо подобрать нужную навеску для уверенного и безаварийного срабатывания. А что толку подбирать навеску, если свойства ДП все время разные?

Так что придется проделать дополнительную процедуру «правильной» грануляции. В промышленности применяют прессование лепешек мякоти и их дробление. Мы пойдем другим путем, будем использовать добавку связующего вещества. В качестве связующего возьмем декстрин. Как получить декстрин я рассказал в соответствующей статье.

Итак, берем весь состав и без сожаления размалываем его в порошок, получая окончательное исходное сырье — «правильную» пороховую мякоть. Добавляем 5% декстрина, хорошенько перемешиваем путем тряски в банке. Измельчать лучше в ступке, небольшими порциями. На крайняк можно перемолоть и в кофемолке вместе с декстрином, но только удаленным методом, т.е. в безопасном месте через длинный удлинитель. И тоже небольшими порциями. Теперь разводим водой до консистенции твердого пластилина…

Далее нетрудно догадаться: терка, сушка на столе. Но не только.

Завершаем процесс грануляции калибровкой состава. Протираем его через сито с ячейками ~2,5-3,0 мм, я использовал просто дуршлаг. А затем, на тонком сите с ячейками ~1,0-1,5 мм отсеиваем мелкую фракцию.

В результате получаем достаточно однородный состав ДП с прочными гранулами, который и будем применять в ССР. Мелкого отсева обычно не много. Ему тоже можно найти применение, например, для огнепроводного канала в заглушке, или можно просто перегранулировать.

На этом эпопея с изготовлением ДП в моей трактовке закончена.

PS

Метод проверен. Если кто-то считает процедуру немеханического улучшения смешивания лишней, может её пропустить, сэкономив несколько дней при изготовлении. Но мои исследования показали, что она достаточно эффективна. По крайней мере, сравнение двух вариантов — с ней и без неё — дали заметно разный результат.

/kia-soft 15.03.2020/

***

Как порох делает взрывы

С учетом того, что Четвертое июля и День независимости Америки только что прошли, казалось бы, уместно написать какой-нибудь тематический пост. Уже изучив химические соединения, придающие цвет фейерверку на предыдущем рисунке, я решил исследовать здесь еще один важный компонент фейерверка: первое химическое взрывчатое вещество, порох, также обычно называемый черным порохом.

До середины 19 века порох был единственным известным химическим взрывчатым веществом.Однако его использование можно проследить намного раньше, и есть исторические свидетельства его использования в фейерверках в Китае еще в 1200 году нашей эры. В последующие века он нашел военное применение в винтовках и пушках, но в них он уже давно заменен современными бездымными порохами. Производство фейерверков — одна из последних крупных отраслей, в которых до сих пор используется традиционный черный порох.

Порох представляет собой не одно соединение, а смесь трех разных компонентов.Он состоит из нитрата калия (75% по весу), древесного угля (10% по весу) и серы (5% по весу). Каждый из этих компонентов играет важную роль в сгорании пороха.

Нитрат калия, также известный как «селитра» или «селитра», разлагается при высокой температуре с выделением кислорода для реакции. Это означает, что пороху не нужно подвергать воздействию воздуха для горения — и именно поэтому подавление фейерверков не остановит их горение! Древесный уголь часто представляют просто как источник углерода, который действует как топливо, хотя на самом деле это расщепленная форма целлюлозы с приблизительной эмпирической формулой C ₇ H ₄ O.Наконец, сера также может действовать как топливо, хотя ее включение больше связано с тем, что она подвергается экзотермическим реакциям (реакциям с выделением тепла) при относительно низких температурах, обеспечивая больше энергии и снижая температуру воспламенения древесного угля.

Стоит отметить, что простого смешивания этих трех компонентов недостаточно для производства пороха хорошего качества; их необходимо тщательно перемешать, увлажнить и растереть до получения реакционной смеси.Отклонения от приведенного выше идеального соотношения иногда используются для изменения характеристик горения смеси, а добавление небольшого количества воды в смесь также может быть использовано для увеличения времени горения.

Точные реакции пороха трудно объяснить. Горение пороха состоит не из одной простой реакции, а из множества различных сложных реакций.Однако можно представить упрощенное уравнение, которое дает общее представление о продуктах различных реакций, как показано на графике. В результате реакций образуется смесь твердых и газообразных продуктов, а также очень небольшое количество воды.

Очевидное использование черного пороха в фейерверках — это «подъемный заряд», который поднимает фейерверк в воздух. Взрыватель, обеспечивающий задержку перед взрывом фейерверка, и сам разрывной заряд также будут использовать порох.Горение древесного угля в порохе часто является источником сверкающих хвостов фейерверков, когда они поднимаются. Газы, образующиеся в результате реакции горения, являются причинами порохового эффекта и возможного взрыва фейерверка.

В некоторых случаях в современных фейерверках теперь используются более безопасные альтернативы пороху, более стабильные и простые в обращении. Однако многие до сих пор используют порох, продолжая многовековой обычай.

Исторические аспекты и Производство черного пороха

По

Майкл А.Розен, Ph.D., MD
Dade Behring Diagnostics
Подразделение медицинских продуктов — DuPont Chemical

Черный порох был оригинал порох и практически единственный известный ракетное топливо и взрывчатое вещество до середины 19-го века. Хотя может взорваться (только при сильном сжатии), его основное использование — в качестве топлива. Порох был изобретен китайскими химиками в 9 веке. Первоначально он был сделан смешивание элементарной серы (S), древесного угля (C) и селитры с правильным названием азотнокислый калий (КНО ₃ ).Для большинства мощный черный порох «мука» а древесный уголь используется. Лучшая древесина для этой цели — тихоокеанская. ива, однако виноградная лоза, лещина, использовались бузина, лавр и даже сосновые шишки. Уголь не только углеродное топливо, которое можно использовать. Вместо него во многих пиротехнических изделиях используется сахар. приложения. ингредиенты смешиваются максимально тщательно. Это достигается с помощью шаровая мельница с искробезопасный шлифовальный аппарат (с использованием свинцовые шарики) или подобное устройство. Ингредиенты смешиваются максимально тщательно.

Когда ингредиенты были тщательно измельчены вместе, конечным результатом стал порошок, который назвали «змеевик». То ингредиенты, как правило, требовали повторного смешивания перед использованием, поэтому приготовление порошка сопряжены со значительным риском. Пороховые работы понял, что большая часть риска может можно смягчить, убедившись, что змеевик оставался влажным на протяжении всего но последний шаг его изготовления.

Черный порох был также используется как простое, но эффективное средство, с помощью которого можно было бы снизить скорость горения. скорректировано.Начальным этапом процесса кукурузы было прессование тонкого черного порошковой «муки» во влажные брикеты или блоки стандартной плотности (1,7 г/см или грамм на кубический сантиметр). Блоки после высыхания затвердеют и становятся ломкими, затем распадаются на гранулы. Затем гранулы сортируются по размер, чтобы получить различные размеры зерна или сорта черного пороха. Стандартные сорта черного пороха работают от грубого и медленного горящий класс Fg, используемый в крупнокалиберных винтовках и малокалиберных пушках, хотя FFg (средний и малокалиберные винтовки), FFFg (пистолеты) и FFFFg самые тонкие и быстрые горящие (малокалиберные, короткоствольные пистолеты и капсюльные кремневые замки).Очень крупный черный порох использовался в горнодобывающей промышленности до разработки нитроглицерин и динамит.

 

Химия, Состав и горение дымного пороха

Оптимум пропорции пороха: 74,64% селитры, 13,51% древесного угля и 11,85% сера (по массе). Действующий стандарт дымного пороха производства пиротехники сегодня составляет 75% нитрата калия, 15% древесного угля хвойных пород и 10% серы. Просто, обычно цитируется, химическое уравнение для сжигания дымного пороха это:

2 КНО ₃ + С + 3С → К ₂ С + № ₂ + 3CO ₂

Точнее, но все же упрощенно, уравнение:

10 КНО ₃ + 3С +8С →2K ₂ CO ₃ + 3К ₂ СО ₄ + 6 СО ₂ + 5 Н ₂

Продукция горение не подчиняется никакому простому уравнению.Результаты одного исследования показали, что произведено (в порядке убывания количества): 55,91% твердых продуктов: калий карбонат, сульфат калия, сульфид калия, сера, нитрат калия, Тиоцианат калия, углерод, карбонат аммония. 42,98% газообразные продукты: Углекислый газ, Азот, Окись углерода, Сероводород, Водород, Метан. 1,11% воды

Черный порох классифицируется как маловзрывчатая, то есть это сгорает (сгорает) быстро. Бризантные взрывчатые вещества детонируют со скоростью примерно в 10 раз быстрее, чем сгорает черный порох. Хотя черный порох не является бризантное взрывчатое вещество, в Департамент США транспорта классифицирует его как «фугасное взрывчатое вещество класса А» для отгрузки, потому что он так легко воспламеняется. Мощные взрывы на заводы по производству фейерверков — довольно обычное явление, особенно в Азии. Готовые промышленные устройства, содержащие дымный порох, обычно классифицируются как «Фейерверки класса C», «Ракетные двигатели модели класса C» и т. д. для отправки, поскольку их труднее воспламенить, чем рассыпной порох.

Подводя итог, дымный порох состоит из топлива (древесный уголь или сахар) и окислитель, который поставляет кислород в реакцию во время сжигание (селитры или селитры) и сера, составляющая матрицы, позволяющая более стабильная, более горячая, даже горящая реакция горения. Углерод из уголь плюс кислород образуют углекислый газ и энергию. Реакция будет медленный, как дрова, за исключением окислителя. Чтобы сжечь эффективно углерод (древесный уголь) должен иметь возможность быстро извлекать кислород из воздуха. То селитра (нитрат калия) обеспечивает этот дополнительный кислород. Азотнокислый калий, сера и углерод реагируют вместе, образуя большие объемы азота и углерода диоксидные газы и сернистый калий. Большой объем расширяющихся газов, азот и углекислый газ, обеспечивают движущую силу, сообщаемую снаряды сжиганием дымного пороха.

 

Вот несколько вопросов о порохе Гражданской войны:

1. Какова температура воспламенения Гражданской Военный черный порох? Черный порох нитрата калия можно зажечь Низкотемпературное пламя, но воспламеняется легче с более горячим пламенем ближе к температура разложения нитрата калия около 400С.это воспламеняется в огнестрельном оружии от сотрясения и трения/искры. Просто подогрев его не воспламеняет топливо.

2. Какова температура детонации черного пороха Гражданской войны? Это не взрывается.

3. Является ли он высокочувствительным к ударам? Нет. Трение — если оно приводит к искрение, статическое электричество, искра и пламя. Статическое электричество – это искра более мелкий порошок FFFG и FFFFG может быть более восприимчивым; искра — да по замыслу; пламя — да по дизайну

4.Если уронить снаряд гражданской войны, может ли он взорваться? Может, если у него есть ударные, гремучая ртуть (диизотиоцианат ртути), детонатор на ее нос и если ползунок может свободно двигаться. Перкуссионный капсюль также должен опираться на ниппель, чтобы ползунок ударялся о крышка наковальни. Крайне маловероятно, что выкопанная перкуссия взорвалась. снаряд взрывался при падении.

5. Становится ли пудра с возрастом сильнее? №

6. Превращается ли порошок в нитроглицерин? №
 

rev1 Дата публикации 30 июля 2006 г.

3.3.6: Судебная экспертиза – стехиометрия пороха – химия LibreTexts

Различные составы пороха, очевидно, были обнаружены и использовались до 1000 г. н.э. в Китае, а его военное использование задокументировано во времена династии Цзинь (1115–1234). Ракеты, ружья, пушки, гранаты и бомбы использовались против вторгшихся монголов. С конца 19 века первоначальный состав получил название «черный порох», чтобы отличить его от современных бездымных разновидностей ^[1] . Знание состава пороха и продуктов его взрыва необходимо для анализа остатков пороха (GSR).

Твердые вещества и газы, образующиеся при взрыве пороха [2]

Современный заменитель дымного пороха для дульнозарядных винтовок размера FFG [3]

Черный порох обычно состоит из 75 % нитрата калия (KNO ₃ , известного как селитра или селитра), 15 % древесного угля хвойных пород и 10 % серы (элементарная S). Древесный уголь производится путем нагревания древесины с ограниченным доступом воздуха и в основном состоит из углерода (элементарный C), но содержит микроэлементы (такие как карбонат калия, K ₂ CO ₃ ) и некоторые частично разложившиеся древесные химические вещества, такие как лигнин C ₉ H ₁₀ O ₂ , целлюлоза (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n .

Не существует простого уравнения для горения дымного пороха, поскольку продукты, а также реагенты многочисленны и разнообразны, как показано в этой таблице:

^{K ₂ CO ₃ , K ₂ SO ₄ , K ₂ S, S, KNO ₃ , KSCN, C, NH ₄ CO ₃ ,}

55.91% твердых продуктов (в порядке убывания количества)	42,98 % газообразные продукты (в порядке убывания количества)
98% gaseous products (in decending order of quantities)»> CO 2 , N 2 , CO, H 2 S, H 2 , CH 4 , H 2 O

Основными продуктами являются K ₂ CO ₃ , CO ₂ и N ₂ , поэтому уравнение горения можно представить как ^[4]

10 Kno ₃ + 3 S + 8 C → 2 K ₂ CO ₃ + 3 K ₂ SO ₄ + 6 CO ₂ + 5 N ₂ (1)

Но его часто упрощают до ^[5] :

2 KNO ₃ + S + 3 C → K ₂ S + N ₂ + 3 CO ₂ (2)

Иногда вместо C:

используются формулы для древесного угля (например, C ₇ H ₄ O), которые приблизительно соответствуют его составу, но не представляют никаких реальных соединений в древесном угле.

6 KNO ₃ + C ₇ H ₄ O + 2 S → 2 K ₂ S + 4 CO ₂ + 3 CO + 2 H 9009 9 0 0 10 O ( 3)

Пример 4 из уравнения и соотношения масс мы отметили, что один реагент в химическом уравнении может быть полностью израсходован без использования всего другого. Смесь, подобная пороху, готовится для «средних условий», и часть реагентов может оставаться неизменной после реакции. И наоборот, по крайней мере один реагент обычно полностью расходуется. Когда его нет, другим избыточным реагентам не с чем реагировать, и они не могут быть превращены в продукты. Вещество, которое расходуется первым, представляет собой ограничивающий реагент .

ПРИМЕР 1 Если 100 г черного пороха приготовлено по общему рецепту, указанному выше (75 г KNO ₃ , 15 г C, 10 г S), и реакция горения описывается уравнением (2), которое представляет собой лимитирующий реагент? Какая масса твердого продукта образуется?

Решение Сбалансированное уравнение

2 KNO ₃ + S + 3 C → K ₂ S + N ₂ + 3 CO ₂ (2)

Давайте посмотрим, сколько молей каждого из них у нас есть на самом деле

Теперь мы можем использовать стехиометрические соотношения, чтобы определить, сколько C и S потребуется для реакции со всем KNO ₃ :

Так как только 0. 312 моль S присутствует, а для реакции со всем KNO ₃ потребовалось бы 0,371 моль S, понятно, что этого не может быть, а KNO ₃ должен присутствовать в избытке. Один из других реагентов должен быть лимитирующим.

Мы можем использовать стехиометрические отношения, чтобы узнать, сколько KNO ₃ и S потребуется, если весь C прореагирует:

Мы видим, что C также присутствует в избытке, поэтому S должен быть лимитирующим реагентом. Мы можем доказать это, используя стехиометрические отношения, чтобы узнать, что существует много C и KNO ₃ , которые реагируют со всеми S:

.

Эти расчеты могут быть организованы в виде таблицы с записями под соответствующими реагентами и продуктами в химическом уравнении.Мы можем рассчитать (гипотетически), сколько каждого реагента потребовалось бы, если бы другой был полностью израсходован, чтобы продемонстрировать, какой из них находится в избытке, а какой ограничивает.

	2 КНО 3	+ С	+3 С	→ К 2 С	+ Н 2	+ 3 перекидных контакта 2
м (г)	75.0	10,0	15,0
М (г/моль)	101.1	32,1	12.01	110,3	28.01	44.01
н (моль)	0,742	0,312	1. 25
если все КНО 3 реагирует	-0,742	-0,371	-1,13
если все S реагируют	-0,624	-0,312	-0,936
если все C реагируют	-0.833	-0,416	-1,25
Фактическая реакция Суммы	-0,624	-0,312	-0,936	+ 0,312	+0,312	+0,936
Фактическая реакция Массы	-63. 1	-10,0	-11.24	+34,4	+8,74	+41.2

Мы используем количество ограничивающего реагента для расчета количества образовавшегося продукта.

По окончании реакции останется (0,742 – 0,624) моль KNO ₃ = 0,118 моль KNO ₃ , или 11,9 г. Также будет (1,25 — 0,936) = 0,314 моль С, или 3.Осталось 76 гр. Таким образом, S является лимитирующим реагентом.

Оставшиеся твердые частицы в GSR (остатки огнестрельного оружия) обнаруживаются путем проведения пробоотборников с клеевым покрытием, которые затем просматриваются с помощью сканирующего электронного микроскопа для идентификации частиц.

Из этого примера вы можете начать понимать, что нужно сделать, чтобы определить, какой из двух реагентов, X или Y, является лимитирующим. Мы должны сравнить стехиометрическое соотношение S(X/Y) с фактическим соотношением количеств X и Y, которые были первоначально смешаны вместе.В примере 1 это соотношение начальных сумм

было меньше стехиометрического соотношения. Это указывало на то, что не хватало S для реакции со всеми KNO ₃ , а сера была ограничивающим реагентом. Соответствующее общее правило для любых реагентов X и Y равно

.

(Конечно, когда количества X и Y находятся точно в стехиометрическом соотношении, оба реагента будут расходоваться полностью одновременно, и ни один из них не будет избытком.). Это общее правило определения лимитирующего реагента применяется в следующем примере.

ПРИМЕР 2 Железо может быть получено реакцией рудного гематита (Fe ₂ O ₃ ) с коксом (C). Последний преобразуется в CO ₂ . Вам, как управляющему доменной печью, говорят, что у вас есть 20,5 мг (мегаграммов) Fe ₂ O ₃ и 2,84 мг кокса. (a) Что следует заказать в первую очередь — другую партию железной руды или партию кокса? б) Сколько мегаграммов железа вы можете получить из материалов, которые у вас есть?

Раствор

а) Напишите сбалансированное уравнение 2Fe ₂ O ₃ + 3C → 3CO ₂ + 4Fe

Стехиометрическое соотношение соединения C и Fe ₂ O ₃ is Исходные количества C и Fe ₂ O ₃ рассчитаны с использованием соответствующих молярных масс Их соотношение равно Поскольку это соотношение больше, чем стехиометрическое соотношение, вы имеют более чем достаточно C, чтобы реагировать со всеми Fe ₂ O ₃ .Fe ₂ O ₃ является ограничивающим реагентом, и вы захотите сначала заказать его в большем количестве, так как он будет израсходован первым. б) Количество продукта, образовавшегося в ходе реакции, можно рассчитать с помощью соответствующего стехиометрического соотношения из количества реагента, которое было израсходовано . Часть избыточного реагента С останется, но все исходное количество Fe ₂ O ₃ будет израсходовано. Поэтому мы используем n _Fe2O3 (начальное) для расчета количества Fe, которое можно получить. Это 1.43 × 10 ⁶ г, или 14,3 Мг, Fe.

Как видно из примера, в случае наличия лимитирующего реагента исходное количество лимитирующего реагента необходимо использовать для расчета количества образовавшегося продукта . Использование начального количества реагента, присутствующего в избытке, было бы некорректным, так как такой реагент расходуется не полностью.

Концепция лимитирующего реагента использовалась немецким химиком девятнадцатого века Юстусом фон Либихом (1807–1873) для вывода важного биологического и экологического закона. Закон минимума Либиха гласит, что основное вещество, доступное в наименьшем количестве относительно некоторого критического минимума, будет контролировать рост и размножение любых видов растений или животных. Когда у группы организмов заканчивается этот важный ограничивающий реагент, химические реакции, необходимые для роста и размножения, должны прекратиться. Витамины, белок и другие питательные вещества необходимы для роста человеческого тела и населения. Точно так же рост водорослей в естественных водоемах, таких как озеро Эри, можно подавить, уменьшив поступление питательных веществ, таких как фосфор в форме фосфатов.Именно по этой причине многие штаты регулируют или запрещают использование фосфатов в моющих средствах и строят очистные сооружения, которые могут удалять фосфаты из городских сточных вод до того, как они попадут в озера или ручьи.

Авторы и авторство

Как сделать черный порох и другие взрывчатые вещества

Введение

Черный порох

, также известный как порох, представляет собой взрывчатое вещество, которое существует буквально на протяжении столетий.Точное происхождение формулы теряется во времени, но известно, что китайцы использовали черный порох в оружии не менее 1000 лет назад. Технически черный порох горит в процессе, известном как дефлаграция. Это отличается от детонации тем, что черный порох производит дозвуковые ударные волны, в отличие от сверхзвуковых ударных волн, создаваемых взрывчатыми веществами, такими как динамит, C-4 или тротил. Это означает, что черный порох лучше подходит в качестве топлива (например, в фейерверках, пулях и пушках), чем для взрывчатых веществ (например, в строительстве или сносе).

Безопасность

Черный порох опасен! Порох горит при очень высокой температуре и легко воспламеняется. (Высококачественному пороху даже не нужно пламя для воспламенения — его можно взорвать ударом, например ударом бойка пистолета.) По сути, я говорю, что если вы не будете осторожны, вы можете приземлиться. с очень сильными ожогами или хуже. Некоторые основные рекомендации, которым нужно следовать:

1. Всегда смешивайте ингредиенты в небольших количествах. Не пытайтесь изготовить 10 кг черного пороха (или любой другой взрывчатки) за одну партию. Смешивание небольшого количества порошка ограничивает потенциальный ущерб в случае неожиданного взрыва.
2. Держите свое рабочее место в чистоте. Всегда тщательно убирайте пролитые химикаты. Некоторые материалы могут самовозгораться при смешивании (особенно это касается нитратов и хлоратов). По той же причине используйте отдельные инструменты (пластиковые ложки, чашки для смешивания и т. д.) для разных химикатов. Маркируйте свои инструменты, чтобы знать, с какими материалами они контактировали.
3. Смешивать материалы на открытом воздухе.Химические взрывчатые вещества содержат собственный внутренний источник кислорода, и их нельзя подавить. Если вы начнете химический пожар в помещении, его практически невозможно потушить.
4. Остерегайтесь статических искр. Не используйте металлические инструменты для смешивания или измельчения материалов. Не храните химические вещества в металлических контейнерах. По возможности используйте керамику или пластик. Храните химикаты и смеси в пластиковых контейнерах или ZipLoc. сумки.
5. Наденьте защитные очки. В худшем случае кожу можно пересадить.Глаза нельзя заменить.

Ингредиенты

Черный порох

традиционно состоял из трех ингредиентов: нитрата калия (KNO3, также известного как соль Питера), серы и древесного угля. Сера и древесный уголь обеспечивают топливо для реакции, а нитрат калия обеспечивает кислород. Сами по себе древесный уголь и сера будут гореть, хотя и очень медленно. Добавление окислителя (например, KNO3) значительно увеличивает скорость горения топлива, что приводит к взрывной реакции.

Традиционное соотношение ингредиентов составляет 15:3:2 KNO3, Древесного угля и Серы по весу ( не объем! ).Однако простое смешивание сухих ингредиентов не даст черного порошка. В лучшем случае вы получите зеленый порох, который будет производить лишь огромное количество дыма и раздражать ваших соседей. Для того, чтобы сделать полноценный порошок, нужно немного потрудиться.

Подготовка ингредиентов

Качество получаемого порошка зависит от ряда факторов. Наиболее важным из них является связывание, которое относится к тому, насколько плотно KNO3 смешивается со смесью древесного угля и серы.Вот почему рыхлое связующее, такое как сухая смесь, дает порошок очень низкого качества.

Качество пороха определяется его скоростью горения, обычно выражаемой в см3/с. Для использования пороха в качестве топлива требуется скорость горения около 14 см3/с или выше. (Кроме того, хранение и производство пороха со скоростью горения 14 см3/с или выше является нарушением закона об оружии в соответствии с законодательством США, если вы также не обладаете лицензией ATF.)

Здесь я представлю два способа приготовления черного пороха.Первый производит порох с несколько меньшей скоростью горения, но безопаснее в приготовлении. Второй может производить порох очень высокого качества, но содержит элемент опасности. Представленные здесь методы обеспечат скорость горения 14 см3/с или выше, в зависимости от вашего терпения и качества ингредиентов.

Смесь древесного угля и серы должна быть измельчена как можно мельче. Простое отбивание угля молотком не поможет. Уголь необходимо измельчить в очень мелкий порошок.Коммерческие производители используют большие машины, известные как шаровые мельницы, для измельчения древесного угля и серы. Шаровая мельница представляет собой большой вращающийся барабан, заполненный древесным углем, серой и измельчающим веществом, таким как свинцовые шары или тяжелые камни. Мельница вращается на высокой скорости до 48 часов или дольше. В результате получается очень мелко измельченная смесь древесного угля и серы. (Примечание: по причинам, которые должны быть очень очевидными, нитрат калия , а не смешивается с топливом на стадии измельчения, если только вы не хотите собирать кусочки шаровой мельницы из стен вашего завода.)

Шаровые мельницы

очень дороги, и маловероятно, что среднестатистический любитель сможет их себе позволить. Однако есть альтернативы. Один из них — просто купить уголь в виде порошка. Есть несколько компаний, занимающихся доставкой по почте, которые предоставят порошкообразный уголь. (См. список поставщиков в конце этой статьи). Другой альтернативой является изготовление собственной шаровой мельницы, если вы разнорабочий. Или вы можете просто купить дешевую игрушечную мельницу для полировки драгоценных камней в местном магазине Wal-Mart и использовать детские шарики или тяжелые декоративные камни в качестве измельчающего агента.Однако при использовании этого метода мельница должна работать непрерывно не менее 72 часов. Предполагая, что у вас есть смесь порошкообразного древесного угля и серы в нужных количествах, как вы можете заставить KNO3 связываться со смесью? Решение состоит в том, чтобы использовать полезное свойство нитрата калия — растворимость в воде. Древесный уголь и сера, напротив, не растворяются в воде. Однако при соответствующих обстоятельствах они будут поглощать KNO3 из воды. Добавление холодного спирта в смесь приведет к внезапному выщелачиванию воды из смеси, оставив после себя только соль, прочно связанную с топливом.

Метод 1 — Кипячение

Требования:

Сковородка, плита (желательно на открытом воздухе!), пластиковая мешалка, 750 мл изопропилового спирта, сита бытовые, фильтры для кофе.

Рецепт производства черного пороха с использованием этого метода выглядит следующим образом (регулируйте количество по желанию, но не забывайте придерживаться соотношения). Прежде чем начать, охладите бутылку медицинского спирта объемом 750 мл в морозильной камере не менее 24 часов. (Вы можете купить медицинский спирт, также известный как изопропиловый спирт, практически в любой аптеке или супермаркете).

1. Смешайте 30 граммов порошкообразного древесного угля с 20 граммами порошкообразной серы, как описано выше.
2. В глубокой сковороде доведите до кипения три или четыре чашки воды. Добавьте 150 г KNO3. Продолжайте помешивать, пока нитрат калия полностью не растворится. Добавляйте воду по мере необходимости, но старайтесь не переувлажнять смесь.
3. Медленно просейте смесь угля и серы. Смесь будет всплывать на поверхность воды, поэтому вам придется взбалтывать слякоть ложкой или венчиком.Продолжайте перемешивать, пока не получите влажный сероватый осадок. Это может занять некоторое время, так что не торопитесь и будьте осторожны . Следите за тем, чтобы смесь не вытекала из сковороды на горячую плиту, иначе вы, скорее всего, начнете возгорание.
4. После того, как осадок станет однородным, снимите сковороду с плиты. Влейте охлажденный алкоголь и перемешайте. Продолжайте наливать и помешивать, пока осадок не станет достаточно прохладным, чтобы его можно было трогать.
5. Налейте осадок в кофейный фильтр, помещенный в сито над пластиковым контейнером.Дайте воде/спирту стечь до тех пор, пока осадок не станет достаточно сухим, чтобы оставить отпечаток, когда вы надавите на него.
6. Используя мелкое сито, выдавите осадок через сито на большой кусок картона или промокательной бумаги. Это должно произвести мелкие гранулы порошка. Не торопитесь, равномерно распределяя гранулы по бумаге или картону.
7. Дайте гранулам высохнуть под прямыми солнечными лучами не менее 24 часов. Когда они высохнут, просейте гранулы через более мелкое сито, чтобы удалить любой мелкий порошок из гранул. Этот мелкий порошок (известный как порошкообразная мука) непригоден для петард или топлива, но может быть использован для изготовления фитилей или фонтанов.

Теперь у вас должен быть настоящий черный порох. Поздравляю.

Метод 2 — перемешивание

Этот метод очень похож на описанный выше, но отличается способом смешивания ингредиентов. Поскольку в нем используется электрическое оборудование, он значительно более опасен, чем предыдущий метод, но позволяет получать порошок очень высокого качества.

Требования:

Электрический кухонный блендер, 750 мл изопропилового спирта, бытовое сито, кофейные фильтры.

1. Налейте в блендер 3 или 4 чашки кипятка . Медленно добавьте 150 граммов KNO3. Накройте блендер и взбивайте на средней скорости около десяти минут. (Внимание — для запуска блендера с безопасного расстояния желательно использовать удлинитель. Опять же, это нужно делать на улице!)
2. Медленно вмешайте 50 г смеси древесного угля и серы. Это следует сделать, выключив блендер, влив небольшое количество смеси, перезапустив блендер и перемешивая до тех пор, пока уголь/сера не станут полностью влажными. Повторяйте до тех пор, пока все топливо не будет добавлено и тщательно перемешано. (Не торопитесь — помните: поспешность убивает!)
3. Дайте блендеру поработать на высокой скорости примерно 15 минут. Медленно вливайте спирт, пока работает блендер. Вы должны услышать, как блендер замедляется, когда смесь затвердевает. Добавьте больше спирта, пока смесь не станет прохладной на ощупь.
4. Выполните шаги с 5 по 7 из метода 1.

Проверка порошка

Чтобы проверить скорость горения вашего пороха, все, что вам нужно, это секундомер и банка из-под газировки. Благодаря магии метрической системы получается, что 1 мл = 1 см3. Банки с газировкой обычно маркируются объемом в миллилитрах (средний объем банки 340 мл). Однако вы можете не захотеть использовать всю банку, так как это будет пустой тратой времени. В большинстве супермаркетов газировка продается в баночках половинного размера (такие, как обычно в авиалайнерах).Или вы можете просто разрезать полноразмерную банку с помощью ножниц по металлу и рассчитать объем банки. (Для тех из вас, кто проспал математику в старшей школе, формула такова: v = h*pi*r2. Не забывайте использовать метрические единицы измерения. Другими словами, измеряйте высоту и диаметр банки в сантиметрах, а не в дюймах, милях или милях. фарлонги или что-то еще, с чем вы, янки, застряли.)

Теперь наполните банку порошком до краев. Не накрывайте банку! Одним словом — шрапнель ! Вставьте предохранитель (обычно вы можете купить так называемые «предохранители» в супермаркете примерно к 4 июля или к Новому году.Кроме того, розничные продавцы фейерверков почти всегда носят с собой плавкие предохранители. Если вы в отчаянии, просто вставьте спичку в банку так, чтобы головка спички находилась прямо под поверхностью порошка.) Зажгите фитиль, подождите, пока порох начнет гореть, и отмерьте время горения по секундомеру. Разделите объем пороха на время, необходимое для полного сгорания, и вы получите скорость горения.

Вещи, которые идут на ура!

Итак, у вас есть черный порох. Что ты делаешь с этим? Короткий ответ — вы, конечно, взорвете его! Это достигается за счет помещения порошка в контейнер и включения контура обратной связи по давлению.Для людей с ослабленной физикой это работает так: скорость горения дымного пороха прямо пропорциональна окружающему давлению. Чем больше увеличивается давление, тем быстрее сгорает порох. Если порох горит в замкнутом пространстве, он выделяет большое количество газа, что, в свою очередь, увеличивает внутреннее давление, что увеличивает скорость горения пороха, который выделяет больше газа. Ну, вы поняли идею. Цикл обратной связи продолжается до тех пор, пока внутреннее давление не лопнет контейнер, что приведет к сильному взрыву.

Весь процесс происходит за считанные миллисекунды, если ваш порох достаточного качества. Вот почему мы используем гранулированный порошок для петарды — гранулы означают большую площадь поверхности. Большая площадь поверхности означает, что горячие газы, проходящие через контейнер, могут воспламенить больше пороха и быстрее.

Итак, что мы используем в качестве контейнера? Все те из вас, кто сказал «металлические трубы» или «стеклянные бутылки», пожалуйста, соберите свои вещи и убирайтесь к черту из моего класса. Любой, у кого две клетки мозга должны тереться друг о друга, должен понимать, что когда металлический или стеклянный контейнер лопается, воздух внезапно наполняется очень маленькими кусочками стекла или металла, летящими во всех направлениях со скоростью несколько сотен метров в секунду.Это, мальчики и девочки, мы называем шрапнелью , и наша цель — избегать этого, если только вы не хотите в конечном итоге выглядеть как кусок швейцарского сыра.

Контейнеры для петарды

изготавливаются из картона или мягкого пластика. Мало того, что кусок летящего картона гораздо менее опасен, чем сверхзвуковой кусок острого металла, картонные и пластиковые контейнеры, как правило, поглощаются теплом взрыва, оставляя еще меньше потенциально опасных ракет.

Перечисленные ниже поставщики продают готовые картонные тубы с заглушками, приклеенными к концам, образуя плотно закрытую трубку.Если вам случится быть нетерпеливым, вы, вероятно, сможете найти что-то в своем доме, что может помочь.

Два довольно распространенных предмета домашнего обихода, которые вы могли бы использовать, — это мягкие пластиковые контейнеры, в которых обычно продается 35-миллиметровая пленка, или мягкие пластиковые контейнеры, в которых ваш местный фармацевт обычно отпускает лекарства. (Кстати — если ваш местный фармацевт — парень по имени «Джим», который шляется по темным переулкам, вам не стоит экспериментировать со взрывчаткой. Капиш?)

Для начала проделайте небольшое отверстие в верхней части контейнера.Пробейте или просверлите отверстие диаметром 2–3 мм в верхней части контейнера. Поместите внутрь деревянную зубочистку (позже вы узнаете, почему). Наполните контейнер примерно на одну треть или наполовину гранулированным черным порошком и приклейте верхнюю часть обратно. Используйте крепкий клей, например универсальный Welder, или пистолет для горячего клея, если он у вас есть. Обычный модельный цементный клей не будет достаточно прочным, чтобы удержать верхнюю часть на месте во время взрыва.

Теперь обратимся к единственному припасу, без которого не может обойтись ни одна пиротехника — клейкой ленте.Отрежьте длинную полоску скотча, достаточной длины, чтобы полностью покрыть емкость сверху вниз и обратно. Вот тут-то и пригодится зубочистка — медленно наденьте ленту на зубочистку на верхнюю часть контейнера. Зубочистка наметит место, куда позже будет вставлен предохранитель. Повторяйте процесс до тех пор, пока емкость не будет полностью покрыта скотчем. Назначение ленты двоякое: во-первых, она укрепляет контейнер, позволяя создать большее давление, прежде чем он лопнет, и, во-вторых, она улавливает любые части контейнера, которые в противном случае могли бы вылететь в результате взрыва.Пока клей сохнет, выньте зубочистку и вставьте предохранитель через оставленное отверстие. Предохранитель должен плотно прилегать. Когда клей высохнет, вынесите все устройство наружу, поставьте на землю, зажгите фитиль и уйдите с дороги. Если вы добились успеха, вас скоро должны навестить соседи.

Вспыхивающий порошок

Черный порох — не единственное взрывчатое вещество — их буквально сотни, и все они имеют разное применение и характеристики. Одним из таких материалов является флэш-порошок.Первоначально он использовался для создания яркой вспышки для старых фотографий. Порох-вспышка имеет некоторые плюсы и минусы по сравнению с черным порохом:

Плюсы: Вспыхивающий порошок сделать намного проще. Он также производит гораздо больше тепла и звука, чем взрыв BP.

Минусы: Вспыхивающий порошок очень нестабилен. Его легко вывести из строя одним лишь трением. Он также производит гораздо более мощный взрыв, чем BP. Если вы достаточно глупы, чтобы держать контейнер с BP в руке, пока он взрывается, вы приземлитесь с сильно обожженными пальцами.Если вы повторите эксперимент с порохом-вспышкой, вы окажетесь вообще без пальцев. Я не шучу. Я лично видел, как 40 граммов пороха в вишневой бомбе оставили воронку глубиной в полфута на моем заднем дворе.

Ингредиенты

Существует несколько составов порошка-вспышки. Наиболее безопасными (условно) являются перхлорат калия (KClO4) и алюминиевый порошок. Это дает порошок, который относительно стабилен, но немного менее эффективен, чем другие композиции. Флэш-порошок также может быть изготовлен из хлората калия и алюминиевого порошка.Этот порошок дает чрезвычайно яркую вспышку и хлопки, вызывающие дребезжание стекла, но он очень чувствителен к трению. Достаточно долго смотреть на него, и он взорвется. Я предлагаю вам придерживаться перхлоратной версии.

Изготовление порошка для вспышки

Соотношение по весу порошка для вспышек составляет 70:30 порошка KClO4 и Al. Порошок смешивают следующим образом:

1. Поместите 70 г KClO4 на лист газеты. Аккуратно растолочь порошок скалкой, чтобы разрушить кристаллы.
2. Медленно посыпьте 30 граммов порошка алюминия поверх KClO4.
3. Поднимите верхний левый угол бумаги и осторожно прокатите смесь по направлению к себе. Возьмите нижний правый угол бумаги и аккуратно скатайте смесь обратно к центру.
4. Повторяйте эту процедуру прокатки со всеми четырьмя углами, пока порошки не будут тщательно перемешаны. Не торопитесь, повторите хотя бы сорок раз.
5. Медленно перелейте смесь в пакет ZipLoc с четкой маркировкой.

Вишневые бомбочки

Это забавные маленькие устройства.Выглядят они круто, дают очень яркую вспышку и оглушительный треск. Их также довольно легко сделать.

Требования: мячи для пинг-понга (настольного тенниса), клейкая лента, нож для коробок, полоски газет, жидкий крахмал.

Метод: вырежьте небольшой вырез диаметром около сантиметра в шарике для пинг-понга с помощью канцелярского ножа. Заполните шар примерно на одну треть порошком для вспышек. Заклейте отверстие клейкой лентой.

Нарежьте кусок газеты на полоски примерно 30 см на 1,5 см. Окуните полоску бумаги в емкость с жидким крахмалом и оберните шарик.Повторяйте, пока шар не будет покрыт как минимум тремя слоями бумаги.

Оставьте мяч сушиться на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами на 24–48 часов, пока бумага полностью не затвердеет. Если вы хотите добавить классический штрих, покрасьте шар в красный цвет с помощью баллончика с обычной аэрозольной краской.

Аккуратно просверлите небольшое отверстие в шарике для предохранителя. Лучше всего использовать для этой цели ручную дрель, чтобы избежать искр.

Вставьте предохранитель. Прикрепите предохранитель к поверхности шара с помощью небольшого количества модельного клея или горячего клея.(Не используйте слишком много клея, иначе он погасит плавкий предохранитель).

Положите вишневую бомбу на землю. Подожгите фитиль и уходите — быстро. Извинитесь перед соседями.

Обязательно ознакомьтесь с разделом Оборудование для Пиротехники.
Купите эти замечательные книги на Amazon. com.

VN:F [1.9.22_1171]

Оценка: 7.0/ 10 (22 голоса)

Как сделать черный порох и другие взрывчатые вещества, 7.0 из 10 на основании 22 оценок

(PDF) Определение энергии значения и анализ состава винтовочных порохов М-16

1

Содержание этой работы может быть использовано на условиях Creative Commons Attribution 3.0 лицензия. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание автора(ов) и название работы, цитирование в журнале и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd

1234567890

Siam Physics Congress 2017 (SPC2017) IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Журнал физики: конф. Серия 901 (2017) 012126 doi :10.1088/1742-6596/901/1/012126

Определение энергетических значений и состава

Анализ винтовочных дымных порохов М-16

R Satee1, P Dararutana2 и W Phutdhawong1*

1Программа судебной медицины, кафедра химии, факультет гуманитарных и естественных наук,

Университет Касетсарт, кампус Кампеанг Шон, Накхонпатом 73140, Таиланд

2Химический отдел Королевской армии Таиланда, Сенаником, Фахолиотин Роуд, Чатучак,

Бангкок 10900, Таиланд

* Электронная почта: faaswcp@ku. ac.th

Аннотация. Определение значений энергии, а именно теплоты сгорания

различных дымных порохов М-16 было важной частью исследований эффективности пули

. Для этих определений обычно используют калориметрическую бомбу.

В качестве образцов для данного исследования

были использованы четыре пороха М-16 из разных источников. Было обнаружено, что после использования метода калориметрической бомбы значение полного нагрева

в Дж/г образца S1-S4 составило 10 647, 10 416, 5 281 и 3 878 соответственно.

Определен также химический состав углерода (C), водорода (H), азота (N) и серы (S)

. Результаты показали, что составы углерода и азота

образца S1 показали самые высокие значения и мало отличались

от образца S2, в то время как образцы S3 и S4 показали самый низкий процентный состав углерода и азота

. Водородный состав всех образцов был одинаково оценен,

, однако только в образцах 3 и 4 были обнаружены значения серы, в то время как в образцах 1 и 2 не было обнаружено значений серы

. По этим результатам теплотворная способность и химический состав

черных порохов М-16 характеризовались их источниками, а значения энергии

можно было оценить по количеству углерода и азота в черных порохах

. Таким образом, можно было бы использовать этот анализ детерминации в криминалистическом

расследовании.

1. Введение

Винтовка M16 представляет собой военную модификацию винтовки AR-15 [1-4] Соединенных Штатов.Это официально обозначенная как

винтовка, которая содержит винтовку калибра 5,56 × 45 мм с магазином на 20 патронов. Винтовка M16

поступила на вооружение вооруженных сил США с 1964 года и стала стандартной винтовкой вооруженных сил США. Он также был широко принят на вооружение другими вооруженными силами по всему миру, а общее мировое производство M16 составило около 8 миллионов. Пуля М16 имеет размер 5,56×45 мм, что является официальным названием 5,56

НАТО [5].Это промежуточное семейство патронов, разработанное в Бельгии компанией FN Herstal. Стандартный картридж

с корпусом 5,56 × 45 мм может выдерживать рабочее давление пьезоэлемента до 430,0 МПа (62 366 фунтов на квадратный дюйм),

в зависимости от типа мощности черного [6]. Черный порох, также известный как порох, представляет собой химическое взрывчатое вещество

, представляющее собой смесь серы, древесного угля и нитрата калия (KNO3), которая поставляет кислород

для реакции [7]. Он широко использовался в качестве топлива в огнестрельном оружии, в качестве пиротехнического состава

История огнестрельного оружия, технологии и разработки: Черный порох

Некоторое время назад мы изучали черный порох в двух отдельных постах.Поскольку мы очень подробно изучили процессы получения основных ингредиентов черного пороха (селитры, древесного угля и серы) в некоторых из наших предыдущих постов за последние несколько месяцев, мы будем изучать процессы их объединения в черный порох в некоторых подробности в следующей серии постов.

Прежде чем мы приступим к изучению производства черного пороха, давайте обсудим пропорции ингредиентов черного пороха. Хотя верно то, что к 18 и 19 векам многие страны установили пропорции 75% селитры, 10% серы и 15% древесного угля, это не всегда было так во всех странах.Кроме того, пропорции также немного варьировались в зависимости от использования черного пороха. Например, порох, предназначенный для армейских винтовок, отличался по составу от пороха, предназначенного для спортивного применения, который отличался от пороха, используемого для взрывных работ, пороха, используемого для фейерверков и т. д. У нас есть некоторая информация о составе порохов, произведенных в разных странах, любезно предоставлена ​​Оскаром. Книга Гуттмана « Производство взрывчатых веществ » от 1895 г. (обратите внимание, что некоторые страны сейчас имеют другие названия)

	Селитра	Сера	Древесный уголь
(a) Винтовочные пороха:
Австро-Венгрия	75	10	15
Бельгия	75. 5	12	12,5
Китай	75	10	15
Франция	75	10	15
Германия	74	10	16
Великобритания	75	10	15
Голландия	70	14	16
Италия	75	10	15
Персия	75	12.5	12,5
Португалия	75,7	10,7	13,6
Россия	75	10	15
Испания	75	12,5	12,5
Швеция	75	10	15
Швейцария	75	11	14
Турция	75	10	15
США	75	10	15
(b) Пушечные пороха:
Австро-Венгрия	74	10	16
Франция	75	10	15
Германия	74	10	16
Великобритания	75	10	15
Швейцария	75	10	15
(c) Спортивная пудра:
Австро-Венгрия	76	9. 4	14,6
Франция	78	10	12
Германия	74	10	16
Великобритания	75	10	15
Швейцария	78	9	13
(d) Взрывчатые порошки:
Австро-Венгрия	60,2	18.4	21,4
Франция	72	13	15
Германия	70	14	16
Великобритания	75	10	15
Италия	78	18	12
Россия	66,6	16,7	16,7

Как видно выше, во многих странах пропорции ингредиентов варьировались в зависимости от предполагаемого использования порошка. Обратите внимание, что взрывчатые порошки различаются по пропорциям гораздо больше, чем остальные. Это связано с тем, что требования к взрывчатому порошку заключались в том, что он должен быть дешевым и выделять как можно больше газа при высокой температуре. На самом деле пороха были более разнообразны, чем указано в таблице, потому что для горных пород разной твердости применялись пороха с разной скоростью горения. Таким образом, несмотря на то, что приведенная выше таблица предполагает, что французы производили взрывчатые вещества с соотношением ингредиентов 72%, 13% и 15%, это был только один сорт, а французские государственные фабрики фактически производили 3 сорта взрывчатых веществ:

.	Селитра	Сера	Древесный уголь
Обыкновенный порошок	62	20	18
Медленный порошок	40	30	30
Сильный порошок	72	13	15

Точно так же некоторые взрывчатые вещества в Англии изготавливались в разных пропорциях (например,г. ) ​​65% селитры, 20% серы, 15% древесного угля.

Порошки производства Бельгии имели в зависимости от назначения следующие составы:

	Селитра	Сера	Древесный уголь
Винтовочный порох	75	12,5	12,5
Порох	75	12,5	12,5
Спортивная пудра	78	10	12
Пескоструйный порошок	75	12	13
Медленный порошок или пульверин	70	13	14 и 3% древесная мука
Медленный порошок в картриджах	70	13	14 и 3% декстрина
Экспортный порошок	68	18	22

Во Франции «пульверин» также производился для использования в фейерверках и содержал 75% селитры, 12. 5% серы и 12,5% древесного угля смешать вместе.

В следующей паре постов изучим размеры зерен черного пороха в 19 веке.

Что внутри Фейерверк: блестки, крахмал и порох

Наряду с гамбургерами, сосисками и барбекю, фейерверки являются одним из основных продуктов питания в США в честь Четвертого июля. И они всегда были. Отец-основатель Джон Адамс хотел «освещения от одного конца этого континента до другого» в ознаменование Дня независимости еще до того, как 13 колоний стали полностью независимыми.Но химический коктейль, взрывающийся цветным ливнем, не сильно изменился с тех пор. Конечно, шоу стали намного более изощренными — теперь техники могут синхронизировать более яркие цвета, кометы и сложные изображения с крещендо любой песни. Вот что освещает небо.

Черный порох

Эта смесь нитрата калия, древесного угля и серы, изобретенная в Китае в девятом веке, обеспечивает работу фейерверков (плюс ружья и взрывчатые вещества). В традиционном фейерверке зажженный фитиль запускает реакцию, воспламеняя порох на дне снаряда. При горении нитрат калия выделяет кислород. O ₂ помогает гореть древесному углю и сере, образуя горячие газы, которые подбрасывают фейерверк в небо. Секундой позже взрыватель замедленного действия достигает центра полезной нагрузки, воспламеняя основной снаряд, вызывая зрелище из света и звука.

Соли металлов

Красный свет ракет при взрыве фейерверков в воздухе — это простая химия: люминесценция! Когда гранулы, содержащие соли металлов внутри полезной нагрузки, нагреваются, их электроны возбуждаются и выделяют избыточную энергию в виде света.Количество энергии, выделяемой каждым веществом при сгорании, определяет цвет, который вы видите. Хотите красный, белый и синий? Сжечь карбонат стронция, сплав магния (не соль) и хлорид меди. Для зеленого, оранжевого или желтого используйте хлорид бария, хлорид кальция и хлорид натрия.

Декстрин

Этот крахмалистый материал часто используется для связывания черного пороха и солей металлов в гранулы, которые взрываются разноцветными звездами. Универсальный водорастворимый порошок также используется в качестве связующего или загустителя в красках, мясных полуфабрикатах, пищевой глазури и клеях для конвертов.Он даже может заменить жир в молочных продуктах. Фу.

Трисульфид сурьмы

Темно-серый порошок, который добавляют в некоторые смеси звездчатых гранул для придания блеска. Он также содержится в безопасных спичках и камуфляжных красках (Sb ₂ S ₃ помогает им отражать инфракрасное излучение!). Порошкообразные частицы могут вызвать проблемы с дыханием при вдыхании — также было показано, что они вызывают рак легких у крыс.

Бумага

Дешевая, простая и экологически чистая бумага (или картон) является идеальной упаковкой для снарядов для фейерверков.Он быстро сгорает и оставляет мало следов. Кроме того, он хорошо улавливает горячие газы, но легко поддается взрыву. Внутри оболочки горячие газы быстро расширяются, наращивая давление, пока они не прорывают бумагу и не создают громкий грохот.