Порох для огнестрельного оружия
Порох для огнестрельного оружия — это специализированный тип пороха, используемый для выпуска снаряда (обычно пули , пули или дроби ) через ствол огнестрельного оружия . Смеси различных химических веществ часто используются для контроля скорости выделения газа или предотвращения разложения топлива перед использованием. Короткоствольное огнестрельное оружие, такое как пистолеты, требует более быстрогорящего пороха для получения достаточной дульной энергии , тогда как в длинноствольном оружии обычно используются более медленногорящие пороха. Взаимосвязь давления между химическими реакциями пороха и реакцией пули описывается как внутренняя баллистика .
Пудра
[ редактировать ]Хотя все пороха для огнестрельного оружия обычно называются порохами, [1] термин «порох» первоначально описывал смесь древесного угля и серы с нитратом калия в качестве окислителя . [2] : 133, 137 К 20 веку эти ранние пороха были в значительной степени заменены порохом нитроцеллюлозы бездымным или аналогичными нитрованными органическими соединениями . [3] : 287–330
Черный порох
[ редактировать ]Самым старым орудийным порохом был черный порох — взрывчатое вещество низкой мощности , изготовленное из смеси серы, древесного угля и нитрата калия. Он был изобретен в Китае в 9 веке как одно из четырех великих изобретений и до сих пор время от времени используется в качестве твердого топлива для старинного огнестрельного оружия . [ нужна ссылка ] Наличие черного пороха позволило изобрести огнестрельное оружие около 1300 года нашей эры . Хотя смесь древесного угля и нитрата калия будет реагировать без серы, сера облегчает воспламенение смеси. Ранние трудности с получением чистого нитрата калия вызвали исторические различия в относительных пропорциях трех ингредиентов. [3] : 28–40 Подобные пропелленты были составлены путем смешивания серы и углеродсодержащих материалов с другими химикатами-окислителями, включая нитрат натрия , нитрат аммония или различные хлораты ; но они оказались менее пригодными для использования в огнестрельном оружии. [2] : 137–138
Бездымный порох
[ редактировать ]Современные пороха для огнестрельного оружия, как правило, представляют собой бездымные пороха на основе нитроцеллюлозы или аналогичных нитрованных органических соединений, впервые изобретенных в конце 19 века как более чистая и более эффективная замена черного пороха. Современный бездымный порох можно сформовать в небольшие сферические шарики или экструдировать в цилиндры или полосы с разнообразной поперечного сечения формой с использованием растворителей , таких как эфир , которые можно разрезать на короткие («хлопья») или длинные кусочки («шнуры»). [4] : 28 [5] : 41
Объемный порошок
[ редактировать ]Черный порох производит газ с предсказуемой скоростью, независимо от давления, в то время как скорость образования газа из бездымного пороха увеличивается с увеличением давления. [6] Возможность неконтролируемого давления приводила к тому, что бездымный порох разрушал многие виды огнестрельного оружия, предназначенного для черного пороха, и требовал гораздо более точного измерения пороховых зарядов. Массовые пороха были предназначены для того, чтобы предложить преимущества бездымного пороха для использования в огнестрельном оружии, предназначенном для черного пороха. Заряды сыпучего пороха загружаются в том же объеме , что и дымный порох. Ранние составы, включавшие частично нитрированную целлюлозу с нитратом калия или нитратом бария, были более успешными для дробовиков, чем для винтовок. [3] : 287–289 Нитроцеллюлоза производит больший объем газа на объем твердого вещества, чем черный порох, поэтому сыпучие пороха нитроцеллюлозы были менее плотными, чем более поздние бездымные пороха. Нитроцеллюлозные пороха, предназначенные для ранних винтовочных патронов с черным порохом, таких как .32-40 и .38-55, были рыхлыми и легко крошились. Увеличенная площадь поверхности измельченных зерен может создать небезопасное давление из-за более быстрого выделения газа. [2] : 152, 159 Сыпучие порошки нитроцеллюлозы были прекращены в пользу сыпучих порошковых составов, таких как Pyrodex . [4] : 27
Характеристики
[ редактировать ]На эксплуатационные характеристики топлива большое влияние оказывают размер и форма его зерен , поскольку удельная площадь поверхности влияет на скорость горения , что, в свою очередь, влияет на скорость повышения давления. Хотя другие порошки могут быть получены путем дробления или измельчения твердых веществ на очень мелкие кусочки, [7] [8] [9] Пороха для огнестрельного оружия обычно производятся в виде зерен геометрической формы, чтобы физически контролировать скорость выделения газа в соответствии с законом Пиоберта . [10] Пороха для дробовиков и пистолетов могут представлять собой хлопья, в то время как пороха для улучшенных военных винтовок выдавливались в виде коротких цилиндрических трубок, а пороха для шариков представляют собой небольшие сферы . [11]
Механизм
[ редактировать ]Многие виды топлива используют экзотермические реакции для образования газообразного угарного газа , азота и пара, одновременно повышая температуру для увеличения давления . [4] : 28 Реакция вытеснителя инициируется капсюлем . [2] : 52 Давление первоначально увеличивается по мере того, как порох превращается в газ, но начинает снижаться по мере того, как пуля ускоряется по стволу, создавая больший объем для расширяющегося газа. Разница ускоряющих сил между давлением в патроннике за пулей и внешним давлением сначала уменьшается за счет статического трения , обеспечивающего перемещение пули из гильзы в ствол, а затем за счет трения скольжения при движении пули по стволу. [12] Давление в стрелковом оружии обычно достигает максимума через полторы-одну миллисекунду после воспламенения. Пороха для пистолетов могут достичь максимального давления до того, как пуля покинет гильзу, тогда как пороха для винтовок могут сдвинуть пулю на несколько дюймов до достижения максимального давления. [4] : 125 Характеристики движения и поведения снарядов под воздействием газов, выделяемых порохом, известны как внутренняя баллистика . [13]
Из-за относительно небольшого расстояния, которое может преодолеть ствол орудия, время изолированного ускорения очень ограничено, и только небольшая часть общей энергии, вырабатываемой при сгорании пороха, будет передана снаряду. Остаточная энергия пороховых газов рассеивается в окружающую среду в виде тепла, вибрации / деформации , света (в виде дульной вспышки ) и заметного дульного взрыва (который отвечает за громкий звук / сотрясающий удар, воспринимаемый окружающими). и большая часть отдачи , которую ощущает стрелок, а также потенциальное отклонение пули ), или как неиспользованная кинетическая энергия, передаваемая другим выброса побочным продуктам (например, несгоревшим порохам, смещенным загрязнениям ). [ нужна ссылка ]
Типы топлива
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ "пудра" . Словарь Мерриам-Вебстера . Проверено 16 мая 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д Шарп, Филип Б. (1953). Полное руководство по ручной загрузке (Третье изд.). Нью-Йорк: Фанк и Вагналлс . LCCN 52003051 .
- ^ Jump up to: а б с Дэвис, Тенни Л. (1943). Химия порохов и взрывчатых веществ . Голливуд, Калифорния: Angriff Press. ISBN 0913022-00-4 .
- ^ Jump up to: а б с д Дэвис, Уильям (январь 1981 г.). Ручная загрузка . Вашингтон, округ Колумбия : Национальная стрелковая ассоциация Америки . ISBN 0-935998-34-9 .
- ^ «Свойства топлива» (PDF) . Ассоциация аэрокосмических наук Невады. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2014 года . Проверено 11 мая 2024 г.
- ^ "пудра" . Кембриджский словарь . Проверено 16 мая 2024 г.
- ^ "пудра" . Обучение IXL . Проверено 16 мая 2024 г.
- ^ "пудра" . Словамиф . Проверено 16 мая 2024 г.
- ^ Рассел, Майкл С. (2009). Химия фейерверков . Королевское химическое общество . п. 45. ИСБН 978-0854041275 .
- ^ Вулф, Дэйв (1982). Профили пороха . Том. 1. Прескотт, Аризона: Издательская компания Wolfe. стр. 3, 15 и 136. ISBN. 0-935632-10-7 .
- ^ Фэрфилд, AP (1921). Морская артиллерия . Аннаполис, Мэриленд : Военно-морской институт США . стр. 63–68.
- ^ Смит, Селвин Д. (1965). Внутренняя баллистика оружия . Вашингтон, округ Колумбия: Командование материальными ресурсами армии США. п. 1-2.