Создание
Нет никаких документальных подтверждений того, кто и когда впервые изобрел порох, то есть смешал селитру, уголь и серу. Легенды и истории рассказывают разные версии, но все они имеют одну общую черту. Изобретатели пороха — алхимики, предшественники современных ученых. Недостаток знаний древние ученые компенсировали значительной энергией в проведении экспериментов и уверенностью в собственных силах.
Любой алхимик мечтал о производстве вещества, дающего вечную молодость и способного превратить любой металл в золото. К сожалению, это не сработало. Но, смешав самые разные ингредиенты, они получили первые представления о природе вещей и первые более простые химические составы. Одно из соединений однажды обожгло брови алхимика. По одной из версий, это мудрец Сунь Сы-мяо, живший в 7 веке до нашей эры.
Кто бы ни был создателем пороха, его изобретение поначалу не вызвало особого ажиотажа у военных чиновников. Взрывающаяся магическая пыль была интереснее придворных организаторов вечеринок, которые использовали ее для салютов.
Лишь в XI веке нашей эры чудодейственный порошок стал использоваться как военная начинка для «Стрел огня», прототипа современных ракет.
Попадание такой пули в толпу легкобронированных или небронированных солдат противника приводило к чудовищным последствиям. Правда, кучностью это оружие не отличалось, ну если в цель попадало одно из десятка, то использование было довольно деморализующим.
По мнению большинства исследователей, порох попал в Европу вместе с арабскими купцами по Великому шелковому пути. Существует легенда о монахе Бертольде Шварце, случайно получившем порох в 14 веке. Эта история, при ближайшем рассмотрении, не подтверждается. Достаточно сказать, что составные части пороха теперь были известны, вопрос стоял за изобретением оружия, с помощью которого порох будет метать пули.
Первые прототипы орудий, использованные на полях сражений в Европе, ознаменовали революцию не только в военном деле, но и во всех смежных областях. Порох стимулировал промышленность, потому что для выстрела требуется высококачественный металлический ствол. Хранение пороха вызвало проблемы, и потребовалась разработка упаковки.
Входящий в состав селитры, гигроскопичный материал, впитывающий влагу из окружающей среды, быстро портится. Порох быстро тускнеет при неправильном хранении.
В то же время порох выводил из строя почти все доспехи, лишая работы мастеров по бронетехнике. Медицина сделала шаг вперед, поскольку огнестрельные ранения и ожоги лечат иначе, чем колотые. Кстати, представители медицины неоднократно поднимали вопрос о запрете пороха как «адского зелья, не различающего богатых и бедных, командиров и новобранцев». И это было только начало.
Против камня также применялся порох.
Высокие стены замков с обилием пушек ушли в прошлое, уже в пятнадцатом веке оборонительная архитектура делает акцент на толстых низких стенах. Инженеры стремятся похоронить себя, создают больше валов, площадок и траншей. Для подрыва этих стен используют туннели, в которые закладывают бочки с порохом. Затем Казань была взята войсками Ивана Грозного.
Такие устройства назывались минами, и осажденные часто создавали контрмины, уничтожая отряды инженеров противника. Обороняющиеся солдаты также заложили мины. При этом часто погибал весь авангард штурмовых войск, а солдаты, следовавшие за ними, часто не решались перейти брешь, в которой за секунду погибало несколько десятков товарищей.
С самого начала использования состава на войне проблема очистки порошковой сажи стала краеугольным камнем. Со времен средневековья до наших дней этот момент не изменился. Ствол, даже у современной снайперской винтовки, которую не почистил невнимательный или ленивый стрелок, разрывается, как сотни лет назад.
Конечно, с применением новых видов пороха чистка ствола стала менее актуальной проблемой, но любой уважающий себя владелец огнестрельного оружия знает правило «чистой стрельбы». Кстати, в эпоху наполеоновских войн существовал способ быстрой очистки ствола от нагара во время боя. Для этого достаточно было помочиться в багажник.
Появление пороха в Европе
Первое появление пороха в Европе связано с именем византийца Марка Грека, описавшего состав пороха в своей рукописи, это произошло около 1220 года. Английский ученый Роджер Бэкон в 1242 году первым упомянул порох в Европе в его научном трактате.
Вторичное изобретение пороха в Европе связано с именем монаха-алхимика Бертольда Шварца, который, проводя свои опыты, случайно получил смесь селитры, угля и серы, начал измельчать ее в своем ступке, смесь воспламенилась от искра, случайно упавшая на него. Шварцу приписывают идею создания первого артиллерийского оружия. Может это просто легенда.
В 1346 году в битве при Креси англичане использовали литые бронзовые пушки, стреляя залпами по французам. В пушку поместили пороховой заряд, вытащили запал, в пушку вставили сердечник, который был обычным камнем или мог быть сделан из свинца или железа. Запал загорелся, порох внутри пушки загорелся, пороховые газы выбили пушку. Появление и боевое применение пороха в Европе коренным образом изменило характер ведения войны.
В 1884 году был изобретен первый бездымный порох — пироксилиновый порох, впервые полученный французским ученым П. Виелем. Четыре года спустя, в 1888 году в Швеции, Альфред Нобель изобрел баллистический порох, кордитовый порох был впервые получен в Великобритании Фредериком Абелем и Джеймсом Дьюаром в 1889 году.
Русские ученые также внесли свой вклад в разработку новых порохов, известный русский химик Дмитрий Иванович Менделеев в 1887-1891 годах создал порошок пирохллодия.
Метод определения вида пороха и его качества
Существует достаточно наглядный способ проверки пороха, позволяющий определить его тип, назначение и возможные повреждения. Нам понадобится порох, небольшая полоска бумаги и секундомер.
Берем бумагу и складываем пополам: получается вот такая «бороздка». Отмеряем на нем длину 5 см, кладем две полоски. И засыпаем между ними 0,25 грамма пороха. Поджигаем конец карты и когда огонь доходит до пороха, включаем секундомер. Второй раз отмечаем время, когда кончилась пыль. Ага, нужна хорошая реакция. А потом проверяем результаты.
- 0,5 сек — черный порох
- 1,6 сек — дымный порох или бездымный порох, склонный к детонации
- 1,8 — 2,2 сек — хороший бездымный охотничий порох
- 2.3 — 2.4 сек — Загрязненный бездымный охотничий порох
- 4 сек — порох
- Более 7 сек — порох
Да, конкретных рецептов этих видов пороха мы дать не сможем, так как метод приготовления самого распространенного черного пороха тоже запрещен. Вы знаете, Роскомнадзор наблюдает. И неважно, что в самой Википедии все раскрыто более подробно, с почти пошаговыми инструкциями. И что потенциальному террористу ничего не стоит найти на английском языке информацию о производстве дымного пороха и передать ее через переводчик Google. Но нет, преданные защитники неумолимо охраняют Родину.
Как сделать порох в домашних условиях?
КАК Я МОГУ ЗАМЕНИТЬ СТРЕЛЬБОВЫЙ ПОРОШОК
Теперь, когда мы познакомились с устройством и работой артиллерийских орудий, может возникнуть вопрос: действительно ли огневая артиллерия так незаменима? При современном уровне техники возможно изобрести новые средства, спроектировать другие машины, которые по своей мощности превосходят современную артиллерию.
Этот вопрос отнюдь не праздный. Человечество уже стало свидетелем стольких технических революций, что у нас нет оснований рассматривать огнестрельное оружие как последний и последний этап военной технологии. Посмотрим, какие сейчас есть возможности по замене огнестрельного оружия другим. Другими словами, можно ли прямо сейчас чем-то заменить порох?
Пуля под действием пороховых газов вылетает из отверстия с большой скоростью. В результате при стрельбе из огнестрельного оружия используется скрытая энергия пороха. Но не только в порохе есть скрытая энергия. Бензин, уголь и другие горючие вещества также обладают скрытой энергией.
Можно ли заменить порох бензином? По своим свойствам топливо превосходит порох. При сжигании одного килограмма бензина выделяется в 10-16 раз больше тепла, чем при сжигании одного килограмма пороха. На первый взгляд такая замена кажется вполне возможной. Подумайте, как горит бензин и как горит порох, и есть ли разница между сжиганием того и другого. На открытом воздухе бензин и порох горят практически одинаково и не взрываются.
Но совершенно иначе они ведут себя, если помещаются в замкнутое пространство, без доступа воздуха.
Для горения бензина требуется кислород, поэтому он не будет гореть в замкнутом пространстве. С другой стороны, порох будет гореть так быстро, что произойдет взрыв. Как дела?
Почему порох взрывается без доступа воздуха? Ведь сам порох содержит кислород, необходимый для его сгорания. Взрывное разложение может быть достигнуто только при наличии кислорода в самом взрывчатом веществе.
Возьмем, к примеру, черный порох. Содержит селитру, уголь и серу. Основное горючее вещество — уголь, а нитрат содержит кислород в количестве, достаточном для полного сгорания угля.
То, что было сказано о бензине, применимо также к углю и многим другим горючим веществам. Следовательно, эти вещества не могут заменить порох.
Следовательно, нельзя сравнивать порох ни с каким горючим веществом. Порох и любые другие взрывчатые вещества содержат все необходимое для их сгорания; в таких веществах, как уголь, бензин, дрова и т д нет основания, без которого они не могут гореть — нет кислорода.
Чтобы сжечь один килограмм бензина, требуется 15,5 килограмма кислорода. Следовательно, выделяемое при этом тепло следует рассчитывать не на один килограмм, а на 16,5 килограмма смеси. Один килограмм этой смеси высвободит всего 610 калорий. Это уже меньше килограмма порошка пироксилина.
В свое время дизайнеров увлекла идея использования энергии сжатого воздуха.
Была спроектирована и построена воздушная пушка. Эта пушка калибром 38 сантиметров и длиной 15 метров стреляла крупными снарядами на расстоянии до 1800 метров и небольшими снарядами до 5000 метров. Каждое из этих орудий оснащалось специальной установкой, сжимавшей воздух до 140 атмосфер. Воздух к пушке подавался по целой системе подземных трубопроводов. Для стрельбы из такого оружия использовались пули, начиненные очень сильным взрывчатым веществом — динамитом. Стрельба такими пулями из обычных пистолетов невозможна, так как динамит очень чувствителен к резким ударам, поэтому пуля взорвется в стволе. Динамит выдерживает легкий толчок сжатого воздуха, не взрываясь.
На первый взгляд идея использования сжатого воздуха кажется очень удачной. Позволяет исключить высокую температуру и громкий звук при выстреле. Кроме того, он позволяет использовать мощные взрывчатые вещества для снаряжения снарядов.
Появление более совершенной взрывчатки и обременение сложными пневматическими винтовками заставили отказаться от дальнейших работ в этом направлении. Опыт показал, что пневматические пистолеты не могут конкурировать с огнестрельным оружием. Пневматические винтовки, которые используются сегодня, — это просто средство обучения и развлечения.
Со Steam дело обстоит еще хуже. Установки для получения пара необходимого давления настолько громоздки, что использовать их для съемок не приходится.
Практически за всю историю развития огнестрельного оружия неоднократно предпринимались попытки использовать центробежные метательные машины для метания снарядов. Идея этого запуска очень проста. Пуля прикреплена к быстро вращающемуся диску. Во время вращения пуля будет стремиться оторваться от диска. Просто выпустите пулю в нужный момент и она полетит дальше, тем быстрее вращается диск. Вроде бы все очень просто и хорошо. Но это только кажется. Точные расчеты показывают, что такая метательная машина будет очень большой и громоздкой. Для быстрого вращения диска этой машины потребуется двигатель большой мощности. Самое главное, что точность съемки такой камерой очень плохая. Малейшая ошибка в момент отрыва пули от диска вызовет резкое изменение направления полета пули. А выпустить пулю в нужный момент с помощью быстро вращающегося диска — технически сложная задача.
Осталось остановиться на попытках использования другого вида энергии — электричества. Использование электрического тока для метания пули в цель имеет много преимуществ: абсолютное отсутствие давления, низкая температура, почти полное отсутствие звука.
Ствол такого электрического пистолета должен состоять из обмоток в виде катушек. Когда ток течет по обмоткам, вокруг проводника образуется мощное магнитное поле. Стальная пуля под действием магнитных сил будет последовательно вытягиваться в этих катушках. В результате он приобретет необходимую скорость и, отключив ток с обмоток, по инерции улетит в сторону цели. Какой должна быть мощность этого источника тока?
Вы, наверное, помните, что для запуска снаряда весом 5 килограммов со скоростью 800 метров в секунду из огнестрельного оружия требовалось 470 000 лошадиных сил. Такая же мощность необходима для запуска одного и того же снаряда с одинаковой скоростью из любой пушки без огня.
Но в электромобиле потери неизбежны. В лучшем случае эти потери составляют 50% его мощности. Соответственно, мощность такой машины должна быть не менее 940 000 лошадиных сил. Это мощность огромной электростанции. Кроме того, требуется большой ток, чтобы передать снаряду энергию, необходимую для его движения, за короткий промежуток времени. Для этого потребуется строительство ряда специальных устройств. Используемое в настоящее время оборудование не выдержит «удара», который последует за коротким замыканием очень сильным током. Избежать этого можно, только увеличив время действия тока на снаряд, то есть уменьшив мощность выстрела. В этом случае для поддержания необходимой стартовой скорости пули необходимо увеличить длину ствола. Например, если продолжительность текущего воздействия на пулю увеличена в 100 раз, длина ствола должна быть увеличена примерно за это же время. Изготовлен макет такой электрической пушки. Но из-за громоздкости и необходимости в очень мощном источнике тока для ружья боевым чемпионом не сделали.
Поэтому в настоящее время порох в артиллерии по-прежнему незаменим. И поэтому ученые-артиллеристы работают над улучшением и совершенствованием пороха.
Как изобрели порох в России
Поначалу при стрельбе использовался дымно-черный порох в виде порошкообразной пороховой пульпы, само слово «порох» или «порох» означает порох. Использовать такую порошковую пасту было сложно из-за ее прилипания к стенкам орудия. Поразмыслив над этой проблемой, было решено изготавливать порох в виде комков, что облегчало заряжание орудий, и при таком воспламенении было получено гораздо большее количество газа.
Примерно в середине 15 века мы начали использовать зеленый порошок. Его можно было получить, раскатав пороховую массу вместе со спиртом и другими примесями в тесте, затем тесто пропустили через специальное сито. Развитие отечественного порохового производства получило значительный всплеск при Иване Грозном, а также при Петре I. При Петре Великом одновременно были построены три пороховых завода: Петербургский, Сестрорецкий и Охтинский.
Ломоносов занимался исследованием пороха в России, где он проводил теоретические расчеты, а также серию опытов с черным порохом. Впоследствии его разработки использовали французские ученые, получив наиболее удачный состав смеси, о котором шла речь в начале статьи: 75% нитрата калия, 10% серы и 15% угля.
В начале 19 века русский порох стал считаться одним из самых высоких качеств в мире, но, как известно, черный порох имел существенные недостатки, такие как засорение дульного среза ружья из-за прилипания частиц пыли, а также огромное количество дыма при стрельбе. Еще одним существенным недостатком было образование соединений серы, вплоть до серной кислоты, которые разъедали металлические части оружия.
В конце 19 века был изобретен белый порох, позже названный бездымным, на основе нитроцеллюлозы. Такой порох горел слоями, улучшая баллистические свойства пуль. Белый порох при горении давал гораздо меньше дыма, что сделало большой шаг вперед в развитии артиллерии.
В 1884 году во Франции был изобретен порох пироксилина, который оказался мощнее черного пороха, но более непредсказуем, поэтому его использовали только в стрелковом оружии.
В 1887 году Альфред Нобель изобретает баллистический порох. В Англии в 1889 году был создан кордитовый порошок на основе баллистического пороха Нобеля. Новые вещества были более сильнодействующими, но более стабильными, чем белый порошок или порошок пироксилина.
В 1891 году Дмитрий Иванович Менделеев создал пирохллодиевый порох, а через год начал его испытания в военных целях. В итоге он принят на вооружение. Д.И. Менделеев в своих работах предельно скрупулезно сравнивает свое изобретение с другими видами пороха и отмечает достоинства: стабильность состава, однородность, отсутствие «следов детонации».
Именно в СССР были созданы первые реактивные системы залпового огня. Мы успешно использовали баллистический порох для заряда ракетных систем, а в конце 1940-х годов создали смешанные типы пороха, которые использовались в ракетных двигателях.
Ничто не стоит на месте, потому что создается все больше и больше новых видов оружия и никто не спешит отказываться от войны, а значит, порох будет востребован и еще долго будет работать …
Из чего приготавливаются разные типы пороха
Первые образцы черного пороха были изготовлены из серы, селитры и меда с реальгаром, то есть моносульфидом мышьяка. Иногда использовали сушеные корни и другие растения. Но максимального эффекта смесь достигла за счет смешивания серы, селитры и угля. Так родился классический черный порох. Немаловажную роль сыграло процентное соотношение смешанных веществ. Это было связано с особенностями самих веществ, так как:
- сера, воспламеняется при температуре всего 200 градусов по Цельсию, в классическом рецепте она 10%;
- селитра, собирает огонь и выделяет кислород, необходимый для сгорания очередного элемента, его должно быть 75%;
- угля, обеспечивающего выделение газа и энергии, толкающего пулю, достаточно 15% вещества.
Черный порох может иметь другие пропорции, но в этих случаях баллистические характеристики могут значительно отличаться как вверху, так и внизу.
Слишком мощный порох в войсках тоже не понадобился.
Несовершенство оружия при использовании сильного пороха приводило к быстрому износу ствола. Производство пороха обычно организовывалось в малонаселенных районах города, недалеко от реки, на которой были устроены водяные мельницы для измельчения состава.
Иногда в названиях городов можно встретить фрагменты старинной поделки, например, в Нижнем Новгороде есть Зеленский съезд. Зелье в старину называлось порохом, а на дне оврага, через который пролегала дорога, добывали порох для защиты Нижегородского кремля.
важно понимать разницу между простым сжиганием пороха и его подрывом, чтобы он взорвался. В открытом космосе порох представляет собой особый горючий состав с высокой скоростью горения и выделяемым теплом, но не взрывоопасен. Другое дело — сжигать порох в снаряде. Выбрасываемые газы и дым создают давление, которое в одном случае приводит к взрыву, в другом, если условия существуют, к выстрелу.
Неугомонные военные в поисках идеального оружия с самого начала жаловались на главный недостаток черного пороха, собственно, на сам дым. При выстреле ружье или солдат закрывали клубы дыма, при слабом ветре долго не рассеивались. Это обнажило позицию и затруднило прицеливание.
В русском языке поговорка «Битва в Крыму, все дымится…» сохранилась с разными, более-менее приличными окончаниями.
Химики решили помочь армии, и в 19 веке сначала в одной, затем в другой, третьей, пятой стране стали появляться образцы порошка пироксилина. В России состав этого пороха рассчитывал сам Менделеев. По легенде, для этого ему понадобился список вагонов с сырьем, въехавших на территорию немецкого порохового завода.
Чтобы сделать образец более стабильным, потребовалось время, но открытие сделано, и его уже нельзя остановить. Это была еще одна революция, поскольку новая модель пороха, обладающая гораздо большей прочностью, продвигала вперед не только пули, но также промышленность и военное дело. Мировые войны и конфликты нашего времени уже используют его.
Несмотря на фактическое завоевание мирового господства бездымными порохами, дымный порох продолжает пользоваться широкой популярностью среди населения. Его используют для фейерверков, дробовиков, различных «мужских» игрушек, таких как арбалеты, часто играют стоя пальцами ног.
В магазине покупается черный порох, его можно попробовать приготовить самостоятельно. Пошаговые рецепты широко доступны в различных книгах и электронных ресурсах. В любом случае вам нужно помнить о своей безопасности и безопасности других.
Помимо представленных видов пороха появляются экзотические варианты. Например, жидкий порох, в состав которого входит керосин. На первый взгляд эта идея была безумной и дала фантастические результаты по пробитию брони во время испытаний.
Большая часть информации по-прежнему классифицируется как «совершенно секретная», но даже технические умы продолжают развивать эту тему.
Довольно часто керосин используется в качестве основного компонента в минах (от латинского focus — огонь) и напалме (napalm — от англ. Naphthenic acid — нафтеновая кислота), но это немного другая история.
Виды пороха и производители
Может показаться, что порох бывает разных сортов в зависимости от химического состава, но это не так. Одна и та же формула может входить в состав совершенно разных веществ.
Итак, в эпоху наполеоновских войн британская армия располагала порохом высочайшего качества. Несмотря на те же формулы, британцы использовали ингредиенты высшего качества, найденные в Индии, благодаря чему их порох был высоко оценен.
Различался порох и по степени помола. У охотников и спецподразделений армии, лучших стрелков были разные виды этого пороха. Тончайший, тщательно отмеренный порох хранился в специальных колбах, называемых берендеками. Его использовали только тогда, когда выстрел должен был быть уникальным и точным.
Порох также отличался помолом. Конечно, он был грубее охотничьего пороха, но в эпоху дульной артиллерии дуэли между экипажами были часты, особенно на флоте. Артиллерия включает в себя ракеты.
> Несмотря на «ужасающую точность», эксперименты с этим оружием проводились более или менее успешно как минимум в двух армиях, русской и английской, на рубеже XVIII и XIX веков.
В этих ракетах также использовался порох собственного типа, как правило, невысокого качества.
В эпоху бездымного пороха специализация значительно усложнилась. Современные порохи отличаются плотностью, размерами и геометрическими формами пороха, все это рассчитывается и по его характеристикам.
Современный охотничий порох можно перечислять бесконечно, но есть несколько образцов, критичных для изготовления патронов:
- пороховой крючок, украинская разработка, высочайшего качества, не содержащий ингредиентов, увеличивающих износ ствола;
- пороховой сунар 410 — трудногорючий состав, быстро нашедший поклонников в охотничьей среде;
- ружейное серебро, один из самых мощных экземпляров на охотничьем рынке;
- порох Tajo, испанский продукт, один из самых неоднозначных видов этого продукта, выбор которого зависит исключительно от воли и желания самого охотника.
Разработано и реализовано множество других видов дымного пороха, но здесь сложно дать совет любителям стрелять автономными патронами, так как каждый выбирает для себя лучший продукт для конкретных задач. Приоритеты по-прежнему будут определять дозатор пороха и опыт.
Порох на страницах книг и кино
Конечно, столь важное изобретение могло оставить только след в культуре. Однако трудно найти работу, в которой особое внимание уделялось бы дымному пороху или открытию черного пороха. На самом деле, разве мы не думаем, когда видим колесо в кино или в книге? К этому веществу относятся и многие народные поговорки.
Откуда он держит порох сухим? Если порох мокрый, боец не готов к отражению атаки. Легендарная «Порох в бутылках», означающая наличие или отсутствие сил для продолжения боя.
Между тем есть несколько работ, в которых подробно рассказывается о работе с порохом. Для лучшего понимания производственных процессов стоит обратиться к материалам, в которых рассказывается о людях, пропавших без вести в безлюдных районах. Как правило, каждый пытается с разной степенью успеха добыть себе порох.
Большое внимание пороху уделяется в английской литературе, описывающей эпоху наполеоновских войн. Так, в цикле книг о приключениях Шарпа-стрелка каждый том содержит хотя бы подробное упоминание о заряжании мушкета Браун Бесс и лука английскому пороху.
В телесериале, взятом из книг, также много внимания уделено пороху.
Порох часто встречается в серии книг капитана Королевского флота Джека Обри Патрика О’Брайана. Большая часть технической части посвящена парусному флоту, но большое внимание уделяется также подготовке артиллерии.
Описание пороха можно найти в неожиданных произведениях. Львиная доля авторов игнорирует эту композицию, принимая ее как должное, но между строк можно прочитать об этом, очевидно, одном из важнейших изобретений человечества.
Имя вошло в нашу жизнь, и мы можем спокойно наслаждаться порошкообразным зеленым чаем, слушать Masha Gunpowder, не задумываясь о том, как названы перечисленные повседневные явления, и не чувствовать запах пороха с полей сражений, которые происходили веками.
Металл на смену пороху
На протяжении веков порох был основой подавляющего большинства оружия. До сих пор изобретения древних китайцев не утратили своей актуальности и не потеряют ее в ближайшее время. Кроме того, сама концепция запуска боеприпасов с помощью выделения взрывоопасного газа со специальной смесью практически останется применимой даже тогда, когда человечество также начнет воевать в космосе. В этом случае огнестрельное оружие с рядом соответствующих модификаций станет одной из самых грозных тем космических войск. Если лазерный луч можно «отразить» подходящим зеркальным покрытием, кинетические боеприпасы будут остановлены только броней, что делает оборудование тяжелее и, таким образом, увеличивает стоимость его запуска в космос. Только к моменту первых космических сражений металлургия успеет создать новые виды легкой брони. Не откажитесь в таком случае от пуль, попавших в цель из-за кинетической энергии? Да и на Земле еще есть где воевать.
Существующие пороховые боеприпасы достигли предела своих возможностей. Химия оружия уже «сварила» практически все возможные разновидности пороха с высочайшими тяговыми характеристиками. Теплота сгорания «более сильных» сортов не достигает 4 МДж / кг. Следовательно, логичным было бы использовать вместо пороха другие вещества с большой теплотворной способностью, например, металлы, у которых этот показатель во много раз выше. Это означает, что для достижения того же эффекта вы можете положить в рукав меньше активного вещества. Эта концепция боеприпаса называется пневмоэлектрическим патроном / пулей. Теперь рассмотрим эту идею более подробно, и станет понятно, почему она была названа именно так.
Что такое пневмоэлектрический патрон. По внешнему виду он отдаленно напоминает обыкновенный порох, хотя по размеру меньше, особенно по длине. Вместо капсулы в нем находится легковоспламеняющийся элемент (спираль или что-то подобное), а вместо пороха — металлический порошок и некоторое количество сжатого окисляющего газа (кислорода или даже фтора). Также есть некоторый объем другого газа, это может быть вещество с правого края таблицы Менделеева: инертный газ или избыточное количество окислителя. Принцип действия патрона прост: электровоспламенитель оружия подает напряжение на запальный элемент, который воспламеняет металлический порошок. В свою очередь, он горит с высокой скоростью в кислородной атмосфере и выделяет большое количество тепла. Поскольку объем газов, образующихся при сгорании, недостаточен для сгорания, тепло нагревает инертный газ и, следовательно, добавляет недостающее давление. Продукты горения вместе с нагретым инертным газом выталкивают пулю из патрона и ствола. «Электро» в названии боеприпасов говорит о способе воспламенения, а «пневмо» — о способе разгона пули. Дело в том, что основной импульс ему дает только нагретый и расширенный «дополнительный» газ.
Пневмоэлектрические патроны в «лабораторных условиях» имеют следующие преимущества перед пороховыми патронами:
— высокая удельная зарядная мощность. Это позволит как увеличить начальную скорость пули / пули, так и уменьшить габариты боеприпаса при сохранении его характеристик. В результате вы можете увеличить боекомплект одного солдата.
— нет необходимости тратить часть энергии газа на работу автоматики. Следует отметить, что данный тезис требует использования на оружии аккумуляторов достаточной емкости и мощности. Если их нет, то вместо традиционного для пороховых машин газового двигателя можно установить генератор с адекватными характеристиками, который обеспечит работу, либо оставить привычную газовую автоматику, адаптированную к новым условиям эксплуатации.
— упростить конструкцию оружия и уменьшить количество движущихся частей. Полностью исключить последнее не удастся, но компоновка и работа должны упроститься.
— полный отказ от любого внешнего источника энергии или встроенного аккумулятора. При использовании соответствующего материала катушки зажигания в пневмоэлектрическом оружии пьезоэлектрический элемент, связанный со спусковым крючком, может использоваться в качестве генератора. Однако в этом случае вам придется выбрать часть газов для газового двигателя или сделать механику, аналогичную револьверам двойного действия, в которых при нажатии на спусковой крючок поворачивается барабан, спусковой крючок взведен и отпущен.
Однако создание практически применимого пневмоэлектрического боеприпаса требует решения ряда проблем:
— термический. Высокая теплота сгорания металлической шихты патрона требует использования новых материалов с более высокой термостойкостью. В противном случае, если ствол оружия и так далее изготовлен по современным технологиям, пистолет или пулемет могут расплавиться или даже загореться в руках стрелка. Кроме того, в некоторых случаях металлический ствол также может реагировать с окисляющим газом или его избытком, предназначенным для рассеивания пули.
— химические и абразивные свойства. В пневмоэлектрическом оружии, например в порохе, образуются отложения углерода. Кроме того, нагар от металлического наполнителя будет иметь более высокие абразивные свойства, чем порох. Решить эту проблему в сочетании с предыдущей можно с помощью специальных покрытий, например, тефлона. Кроме того, ружье может быть оснащено системой обдува ствола «забортным» воздухом, который будет охлаждать и частично очищать ствол. Кроме того, металлы можно заменять другими веществами, оксиды которых имеют более низкую твердость.
— время отклика. Скорость горения большинства металлов при нормальных условиях недостаточна для использования в оружии «как есть». Предлагается ускорить реакцию горения с помощью катализаторов, изменяющих форму или размер частиц рабочего вещества. В качестве альтернативы можно рассмотреть увеличение давления окисляющего газа или даже его использование в сжиженном виде.
— характеристики электрической схемы. Использование большого количества электрических частей в огнестрельном оружии требует надлежащего уплотнения для предотвращения коротких замыканий и отказов. Для этого блок электрического розжига может быть выполнен в виде отдельного блока с хорошей герметизацией.
Так, например, вся электрическая «начинка» на пневмоэлектрическом оружии с газовым двигателем автоматики (пьезоэлектрический элемент, соединенный со спусковым крючком, набор конденсаторов и контакты воспламенителя) может быть помещена в единый корпус, залитый эпоксидной смолой или другой аналогичный материал. Однако необходимо будет отремонтировать привод, заменив его полностью.
Несмотря на то, что пневмоэлектрические заряды не являются взрывчатым веществом в классическом понимании, их можно использовать не только для метания боеприпасов. Одно из «альтернативных» применений пневмоэлектрического оружия — повышение эффективности осколочно-фугасных снарядов. В связи с этим часто приводят следующий пример: поверхность внутренней полости пули изготовлена из циркония или сплава на его основе, а сама полость заполнена кислородом или кислородом в смеси с другим газом. У такой двадцатикилограммовой пули при попадании в цель только за счет удара может начаться реакция горения, из-за которой около 2,8 кг прореагировавшего циркония представляет собой около 2,8 кг кислорода на килограмм кислорода. В ходе реакции с таким количеством исходных материалов выделяется около 80 МДж тепловой энергии, что соответствует примерно 20-22 килограммам в тротиловом эквиваленте. Оставшиеся, например, три-четыре килограмма кислорода резко нагреваются и разрушают оболочку пули, засыпая окружающее пространство обломками и вызывая возгорание окружающих предметов. Кроме того, вместо избыточного количества кислорода в снаряд можно закачать более эффективный окисляющий фтор или термостойкие токсичные вещества.
Однако больший интерес представляет не вещество, используемое в пуле, а его количество: в этом примере пуля весит 20 кг, а количество прореагировавших веществ меньше четырех, то есть менее 20% от общей массы. Если к ним добавить те четыре килограмма вещества, которые приводят к разрыву пули, то вся ее химическая часть составляет всего 40%. Поэтому, во-первых, можно увеличить мощность боеприпаса при сохранении прежних размеров, а во-вторых, остается достаточное количество металла для создания осколков, сопоставимых с существующими снарядами. Но наиболее интересным с практической точки зрения фактом является то, что пневмоэлектрическая кислородно-циркониевая пуля по массе и тепловым параметрам аналогична пуле, полностью изготовленной из тротила.
Что касается надежности снаряда, то вряд ли конструкторы, если говорить хотя бы о прототипах, начнут полагаться на тепло, выделяемое при ударе. Гораздо выгоднее будет использовать электрический или химический предохранитель, который выделяет энергию, необходимую для начала реакции. Помимо создания артиллерийских снарядов, возможно создание ручных гранат, минометных мин, противотанковых мин и авиабомб с аналогичным принципом действия.
Однако, несмотря на все преимущества пневмоэлектрического оружия и патент на принцип действия, работа над этой темой продвигается очень медленно и медленно. Вместе с целым рядом проблем, препятствующих запуску пневмоэлектрических боеприпасов, такая медлительность не дает повода для оптимизма. Если все работы пойдут так же, как сейчас, первые прототипы прибудут в 2020 году, следовательно, при удачном стечении обстоятельств и отсутствии внезапных дополнительных трудностей.