4.3.3 Характеристики пороху

Калорійністю пороху      Дж/кг - називається кількість тепла, що виділяється пороховими газами, що утворилися при згоранні 1 кг пороху, при охолодженні їх до 18°С. Величину       визначають шля­хом спалювання навішення пороху в калориметричній бомбі.

В порохових газах утримуються водяні пари, що при їхньому охолодженні конденсуються. Будемо вважати калорійність при воді газоподібної.

Розмір С(\\ у існуючих бездимних порохів змінюється в межах від 23° • 1°4 до 53° • 1°4 Дж/кг.

Порохи, калорійність котрих ближче до нижньої межі, назива­ються умовно холодними, а порохи з калорійністю, близької до верх­ньої межі - гарячими.

Калорійність пороху є однією з головних його характерис­тик, що безпосередньо впливають на результати стрільби і на якості артилерійської системи. Наприклад, порохи з калорійністю, меншу 3°° • 1°4 Дж/кг, як правило, безполум'яні постріли.

Температурою горіння пороху Т1 називається температура, що мають порохові гази в момент їхнього утворення. Безпосереднє визна­чення розміру Т1 у бомбі не забезпечує достатньої точності, тому зви­чайно розмір Т1 обчисляють по дослідному розміру (\, припускаючи, що все тепло, що утворюється при спалюванні пороху витрачається на нагрів продуктів вибухового перетворення. У існуючих порохів тем­пература горіння змінюється в межах від 21°° до 38°° К.

Питомим обсягом порохових газів, називається обсяг, що за­ймається пороховими газами, що утворилися при згоранні 1 кг пороху після розширення й охолодження їх до стану, обумовленого темпера­турою °°С і тиском 76° мм рт. ст. Питомий обсяг визначається за до­помогою газометра. У існуючих бездимних порохів питомий обсяг порохових газів змінюється в межах від 75° до 11°°.

Щільністю пороху називається маса пороху, укладеного в оди­ницю об'єму, при температурі 15°С і тиску 75° мм рт. ст.

Щільність димного пороху залежить від тиску пресування і змі­нюється в межах від 1,5 до 1,9 кг/дм3. Щільність бездимних порохів змінюється в межах від 1,54 до 1,64 кг/дм3.

Силою пороху і", Дж/кг називається розмір, рівний творові пи­томої газової постійної Я на температуру горіння пороху Ті

1 = *Тг

Сила пороху може визначатися експериментально шляхом спа­лювання навішення пороху в манометричній бомбі. Вона виражає ро­боту, що міг би вчинити 1 кг порохових газів, розширяючись при на­гріванні від нуля градусів до температури горіння при постійному ат­мосферному тиску.

Питома газова постійна Я залежить від молекулярної ваги порохових газів:

Розмір сили пороху в основному залежить від калорійності по­роху. Для всіх існуючих бездимних порохів можна прийняти таку до­слідну залежність:

/==(6436 + 8,94.10-* <?„Н0>

У існуючих порохів сила пороху змінюється в межах від 5°°^1°3 до 12°°^1°3 Дж/кг.

Коволюмом порохових газів називається обсяг, що характери­зує обсяг молекул порохових газів, що утворилися при згоранні 1 кг пороху. Коволюм може визначатися експериментально шляхом спа­лювання навішення пороху в манометричній бомбі.

Розмір коволюма входить у рівняння стану реальних газів, і вра­ховує обсяг сфер дії молекул, що звичайно приймають рівним учетве­ренному обсягу самих молекул. Урахування коволюма провадиться тільки при високих тисках, які мають місце в артилерійських гарма­тах. У ракетних двигунах коволюм газів не враховується.

У внутрішній балістиці для визначення коволюма використову­ється співвідношення:

а « 0,001 шг

Для всіх існуючих бездимних порохів можна прийняти таку до­слідну залежність коволюма від калорійності пороху:

«=(1456 - 1,4°х1°4 (}\у)х1°-3

У існуючих бездимних, порохів коволюм змінюється в межах від °,8 до 1,2 дм3/кг.

В артилерії вживаються порохи, різноманітні за формою і роз­мірами порохових зерен, це: трубка, пруток; стрічка, платівка, куб, каблучка, спіраль, семиканальне зерно. Порохи, що мають форму ци­ліндричних зерен із каналами або без каналів, довжина яких, у два-три рази більше діаметра, називаються зерненими порохами.

Товщиною склепіння порохового зерна, що горить 2е1 нази­вається найменший лінійний розмір порохового зерна. Чим більше товщина склепіння, що горить, тим довше за інших рівних умов го­рить порохове зерно. Товщина склепіння, що горить, звичайно збіль­шується зі збільшенням калібру гармати.

У існуючих артилерійських порохів товщина склепіння, що го­рить, змінюється в межах від °,1 до 5 мм. У порохів реактивної арти­лерії товщина склепіння , що горить, досягає декількох сантиметрів.

Порох, у якого при горінні поверхня збільшується і, отже, 8г>1, називається порохом прогресивної форми горіння.

Порох, у якого при горінні поверхня зменшується і, отже, 8г<1, називається порохом дегресивної форми горіння.

Порох, у якого при горінні поверхня не змінюється і, отже, 8г=1, називається порохом нейтральної форми горіння.

В теперішній час в артилерії застосовуються наступні сорти порохів: димний, піроксиліновий, нітрогліцериновий, нітродигліколе-вий, нітрогуанідиновий і нітроксилітановий. Кожен порох є металь­ною вибуховою речовиною, що складається з пального, окислювача, і добавок що зв'язують.

Димний порох являє собою механічну суміш калієвої селітри Ж)2804 (окислювач, 75%), деревного вугілля С (пальне, 15%) і сірки 8 (сполучне, 1°%). При горінні димного пороху виділяється велика кі­лькість твердих залишків (до 56%), що утворюють дим. Димний порох вживається в основному на виготовлення підпалювачів зарядів.

Інші порохи є бездимними порохами колоїдного типу. Основ­ною частиною бездимних порохів є піроксилін - продукт, отриманий у результаті обробки клітковини азотною кислотою, з вмістом азоту від 11 до 13,5 %. За допомогою розчинників: спирто-ефірної суміші, ніт­рогліцерину, ацетону, нітродигліколя - проводиться желатинізація пі­роксиліну і виходять бездимні порохи.

При горінні бездимні порохи майже цілком перетворюються впорохові гази. Состав порохових газів залежить від складу пороху і тиску порохових газів. Відзначимо, що порохові гази містять окис ву­глецю С0, водень Н2 і метан СН4, що при витіканні порохових газів з каналу ствола здатні з'єднуватися з киснем повітря (горіти) та створю­вати дулове або зворотне полум'я під час стрільби.

Горіння пороху

Для того щоб почалося горіння порохового зерна, йому необ­хідно в деякій точці поверхні повідомити тепловий імпульс, здатний викликати вибухове перетворення пороху. Цей процес називається запалюванням. Запалювання бездимного пороху відбувається при температурі близько 2°°°С, а запалювання димного пороху—при тем­пературі близько 27°°С.

Після запалювання відбувається запалення - процес поширен­ня реакції вибухового перетворення по поверхні порохового зерна. Швидкість запалення залежить від сорту пороху і зовнішніх умов, го­ловним чином від зовнішнього тиску. Зі збільшенням тиску швидкість запалення зростає.

При атмосферному тиску швидкість запалення бездимного по­роху дорівнює 1 мм/с., а димного пороху досягає 3°°° мм/с.

У гарматі запалювання і запалення порохового заряду при пост­рілі виробляються за допомогою підпалювача, що складається звичай­но з димного пороху, що створює при згоранні тиск порохових газів приблизно 5°*1°5кг/м2.

Горіння пороху характеризується швидкість горіння пороху Угор., яка залежить від: сорту пороху, тиску, температури горіння Тгор., швидкості обдуву порохових газів.

Механізм горіння пороху відбувається в термічному розкладан­ні (газифікації) нітроклетчатки в поверхневому шарі і в хімічній взає­модії газоподібних продуктів розкладання з утворенням полум'я і ви­діленням великої кількості тепла.