Справочник по ВВ и пиросоставам--pirosprawka 2009 (536594), страница 82
Текст из файла (страница 82)
В 1889гНобель впервые предложил использовать дифениламин в качестве стабилизатора бездымного пороха.В 1891г Менделеев, практически независимо от Вьеля разработал свой способ полученияпироксилинового пороха, который назвал «пироколлодием». Этим порохом снаряжались патроны ктрехлинейной винтовке – первому отечественному огнестрельному оружию на бездымном порохе.1900 год - немцы начали использовать дифениламин в качестве стабилизатора бездымного пороха.
Доэтого использовался лишь вазелин и амиловый спиртВ 1903г. в Германии в состав пороха начали вводить пламегасящие добавки – смесь вазелина с 1-2%соды, замененные к 1907г канифолью или мылом.1906г в Германии были получены и предложены в качестве стабилизаторов централиты (сокращение отцентральной лаборатории научных и технических разработок в Ньюбабельсберге).1906г фирмой «WASAG» - Были запатентованы соли калия и орг. кислот в качестве пламегасителей.В 1909г в Германии был впервые разработан способ получения баллиститного пороха без использованиярастворителей, применяющийся и поныне.В 1934-35г - в Германии начал производиться ДЭГДН-овый порох Pulver "G".В 1935г – в США была разработана технология сферических бездымных порохов.1937г – в Германии появился дигликолевый порох с добавкой нитрогуанидина для уменьшения эрозииствола «gudolpulver».
Вскоре нитрогуанидин начали использовать в своих порохах США и Англия.В 1940г в США появилось первое смесевое ракетное топливо Galcit. В фашистской Германии тожепроводились работы по изысканию смесевых ракетных составов, однако это было вызвано скореедефицитом компонентов обычного бездымного пороха, вызванным военным временем, нежелистремлением получения более эффективных составов.Во время 2-ой мировой войны в целях повышения силы дигликолевых и тригликолевых порохов немцыначали добавлять в него кристаллическое ВВ – ТЭН.
После войны для этих целей в пороха стали вводитьвещества с большей энтальпией образования - гексоген и октоген.В 1944г в США была разработана литьевая (пластизольная) технология изготовления бездымных порохов,в результате развития которой к середине 50-х годов 20в. были разработаны эффективные ракетныетоплива смешанного типа.Вскоре после 2-ой мировой войны в США обнаружили, что добавки солей свинца способны уменьшатьзависимость скорости горения от давления (образовывать плато горения). С тех пор значительныхизменений в составе бездымных порохов не происходило.После 2-ой мировой войны в связи со стремительным развитием химии синтетических полимеровинтенсивно развивалась химия смесевых ракетных топлив.
В 50-х годах производились ракетные топливана основе нитрата аммония и перхлората аммония и орг. связующего. Вскоре, в конце 50-х начале 60-хгодов 20в. было обнаружено, что введение алюминия значительно повышает удельный импульсперхлоратных топлив и стабилизирует горение, а добавка нитраминов типа гексогена и октогенаспособствует понижению температуры горения топлив с алюминием при сохранении высокого удельногоимпульса. В 1971г в СССР был открыт новый окислитель, до 1991г не известный на Западе – динитрамид185аммония. В Советском Союзе его начали применять в качестве частичной замены перхлората аммония втопливах для тактических ракет.В США в 70-х годах начала приниматься концепция боеприпасов пониженной уязвимости (LOVApropellants), в результате развития которой появились специальные танковые пороха на основе гексогена иорганического связующего.В дальнейшем (80-90-ые годы 20В) проводились интенсивные изыскания по внедрению в качествегорючих-связующих смесевых ракетных топлив энергоемких полимеров и пластификаторов, эта тенденцияпрослеживается и до сих пор.Основные характеристики порохов и твердых ракетных топливНаиболее важными характеристиками порохов являются сила пороха (для ствольных систем) и удельныйимпульс (для ракетных топлив).Сила пороха [кгм/кг] или [Дж/г] комплексно характеризует состав продуктов сгорания и их температуру,определяя удельную работоспособность пороха и наряду с теплотой сгорания является основнойэнергетической характеристикой пороха.
Может быть определена по формуле: fp =831·Tp/υ, где Tp –максимальная температура сгорания пороха [K] , υ – кажущийся (средний) молекулярный вес продуктовсгорания. Для бездымных порохов составляет в среднем – 90000-100000 кгм/кг. Как видно из формулы,сила пороха тем выше, чем больше температура горения и меньше молекулярная масса продуктовсгорания. На практике увеличение силы пороха выгоднее производить за счет уменьшения молекулярноймассы продуктов сгорания, например добавлением в состав веществ с высокой энтальпией образования ивысоким содержанием «легких» элементов типа водорода и азота.
Потому что повышение силы пороха засчет температуры сгорания ведет с одной стороны к повышению кислородного баланса смеси и,соответственно к повышению опасности в обращении, а с другой стороны к быстрому износу ствола вартиллерийских системах, или необходимости использования системы принудительного охлаждения вракетных системах.Удельным единичным импульсом (удельной тягой) j [сек] называют параметр, характеризующийэффективность пороха с точки зрения приращения количества движения ракеты за счет сгорания 1 кгтоплива.
Строго говоря, единичный импульс является характеристикой не столько топлива, сколько всегоракетного двигателя в целом, поэтому более правильно говорить об единичном импульсе двигателя.Однако для удобства сравнительной оценки разных топлив принято пользоваться этой характеристикой,определяя ее величину сжиганием заряда топлива в некотором эталонном двигателе при некоторомдавлении (обычно 40 или 70 атм.) Для нитроцеллюлозных порохов составляет при 70 атм. в среднем 200220 сек, для смесевых 200-270сек.Также большое значение имеют другие характеристики: теплота сгорания [кДж/кг], температурагорения [К], удельный вес [г/см3], граница аномального горения [кг/см2], зависимость скоростигорения от давления U(p) и начальной температуры U(T) и др.Теплота сгорания – определяет запас тепловой энергии, выделяемой при горении пороха.
Обычноопределяется при экспериментальных сжиганиях. Величина ее равна количеству тепла, выделяемого 1кгпороха, сгорающим в замкнутом объеме, при условии охлаждения продуктов сгорания водой дотемпературы +18°С. Следует иметь ввиду, что из-за отрицательности кислородного баланса пороховыхсоставов, т.е. из-за недостатка кислорода в обычных бездымных порохах, при горении их в ракетномдвигателе, выделяется лишь часть полного запаса внутренней тепловой энергии (20-40%), а остальнаяэнергия высвобождается при доокислении продуктов сгорания в факеле газовой струи за соплом или привыстреле.
Для бездымных порохов эта величина составляет 2.5-5.0 МДж/кг, для смесевых – до 7.0МДж/кг.Для ствольных систем также установлено, что при выстреле только 32% энергии непосредственнопереходит в кинетическую энергию снаряда, 42% рассеивается в виде тепловых потерь, 3% в видекинетической энергии газов, 20% потерь за счет теплопроводности ствола и снаряда, 3% механическихпотерь.При сгорании твердого ракетного топлива развиваются температуры 2000-2500°С (для некоторыхсмесевых рецептур до 3500°С). При таких температурах почти все конструкционные материалы плавятся, аспециальные жаропрочные составы и сплавы теряют свои прочностные свойства.
Однако из-занепродолжительности работы обычных пороховых ракетных двигателей опасного разогрева, как правило,не наблюдается, и приходится принимать специальные меры охлаждения только в районе критическогосечения сопла. Высокая температура сгорания становится проблемой для ракетных двигателей с временемработы более 30 сек.В ствольных системах высокая температура продуктов сгорания резко увеличивает разгарно-эрозионноевоздействие на ствол оружия и вызывает преждевременный износ или перегрев ствола (напр.
вскорострельных пушках).186Удельный вес (плотность) – достаточно важная характеристика, т.к. при большей плотности можнососредоточить больший запас энергии в единице объема или существенно уменьшить габариты ракетногодвигателя. Для бездымных порохов составляет 1.55-1.65г/см3, для смесевых до 1.8г/см3.Граница аномального горения [кг/см2] (параметр, значимый гл. обр.
для ракетных порохов) –минимальное значение давления в камере сгорания, при котором топливо способно к устойчивому горению.Существование такой границы объясняется тем, что при горении, область основного тепловыделениянаходится на определенном расстоянии от поверхности горящего пороха. При уменьшении давления вкамере сгорания, это расстояние заметно увеличивается, что в свою очередь, приводит к ослаблениютепловой отдачи на поверхность горящего пороха и соответственно к снижению скорости горения вплоть дозатухания.
При определенных условиях горение может опять возобновиться. В результате наблюдаетсянесколько характерных “чиханий”, после которых происходит либо окончательное затухание, либоустанавливается неустойчивый режим горения с сильными вибрациями низкой частоты. К тому же, могутвозникать проблемы при воспламенении порохового заряда. Поэтому граница аномального горения должнабыть по возможности низкой.Зависимость скорости горения от давления может быть записана в виде функции U(p).
Желательночтобы эта зависимость, а также зависимость скорости горения от начальной температуры были выраженыкак можно слабее. Это позволяет улучшить баллистические характеристики топлива (т.е. повыситьустойчивость процесса горения к случайным факторам и тем самым обеспечить минимальные отклонения оттребуемых законов горения).15.1 Коллоидные (нитроцеллюлозные или бездымные) пороха.Горючей основой для бездымных порохов является нитроцеллюлоза типа коллоксилина и пироксилина(см. 5.8), способная желатинизироваться в некоторых растворителях с образованием коллоидногораствора.
При охлаждении такого раствора получается пластическая пороховая масса, легко поддающаясяпрессованию в шашки, используемые в дальнейшем в качестве элементов порохового заряда.Растворители (пластификаторы):В качестве растворителей нитроклетчатки могут быть использованы разные вещества. В принятойклассификации эти вещества обычно делят на т.н.
летучие и нелетучие растворители. При этом летучимназывается растворитель, который почти полностью удаляется из пороха в процессе производствапороховой массы и изготовления заряда. Составы на летучем растворителе получают свое название по типуиспользуемой нитроклетчатки (напр. пироксилиновый порох).Из нелетучих растворителей наилучшими энергетическими свойствами обладает нитроглицерин. Однакоиз-за склонности к взрывному разложению он не может вводиться в порох в больших количествах, иобычно приходится использовать другие растворители, чтобы нитроклетчатка была полностью растворена,а пороховая масса при этом оставалась невзрывоопасной. В качестве таких растворителей широкоиспользуются динитродиэтиленгликоль и динитротолуол, реже – динитротриэтиленгликоль ибутантриолтринитрат (для порохов ориентированных на тропическое применение).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
