Грануляция отходов пороховых зарядов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что задача утилизации порохов и зарядов в настоящее время весьма актуальна для Украины и других стран СНГ. Представляется возможным применять их в качестве дополнительного топливного компонента в теплоагрегатах, использующих жидкое топливо.Безопасное сжигание такого рода компонентов возможно, например, в составе водотоплив-ных эмульсий. Необходимым условием этого процесса является гидрофильность утилизируемых компонентов, что позволяет применять их в жидкой фазе, например, в виде коллоидных растворов на водной основе c последующим эмульгированием с основным топливом, например мазутом.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЧЕСКОЕ ПОЯВЛЕНИЕ ПОРОХА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Хотя инструментом ведения войны является само орудие, реальный ущерб наносится боеприпасами. Их усовершенствование привело к самым значительным изменениям в конструкции огнестрельного оружия, а потому будет полезно коротко остановиться на этом предмете.

Термин «боеприпасы», или по-английски -- «ammunition», может вызвать ассоциации куда более волнующие, чем подразумевалось его первоначальным значением. Слово это французское, «Fammunition» или «la munition», а латинский корень, от которого оно происходит, -- «munire» -- имеет всего-навсего значение «обеспечивать». Поначалу этот термин относился к любым запасам, но вскоре область его применения сократилась. Предмет разделился натри основные группы: метательное взрывчатое вещество, снаряды и, наконец, средства воспламенения заряда.

Изобретением, которое отправило в путь великий поезд открытий в области огнестрельного оружия, стал порох. До его появления все снаряды метались с помощью таких механических средств, как противовесы, пружины или скрученные канаты. И только возможность осуществить стрельбу снарядами с помощью химических средств открыла новые пути для исследования. В наше время порох обеспечивает лишь один из многих способ перемещения при помощи расширяющихся газов. По в свое время при создании огнестрельного оружия на относительно простая смесь оказалась достаточной пня обеспечения всех неотложных потребностей. Как часто случается, при медленном развитии идеи изобретатель пороха затерялся в массе противоречивых свидетельств.

В течение многих лет заслуга изобретения пороха приписывалась китайцам, главным образом на основании утверждений, сделанных миссионерами-иезуитами и XVII и XVIII столетиях. Эти люди испытывали громадное уважение к древности китайской культуры, но обладали в рассматриваемой нами области весьма незначительными реальными познаниями.

Буквальный перевод свидетельств говорит о творимых человеком громах и молниях, однако этим преувеличенным описаниям лучше всего соответствует использование «греческого огня» и тому подобных зажигательных смесей. Если порох был известен в Китае в 85 году н. э., как это утверждает Мюллер, автор опубликованного в 1780 году «Трактата об артиллерии», то непонятно, почему в источниках той эпохи отсутствуют более определенные доказательства этого факта. В 1246 году, во время продолжительных войн между китайцами и монголами, некий Джованни де План Карин, отправленный с посольством к великому хану, подробно описывал применявшееся тогда оружие (он рассказывал о механической «артиллерии» типа баллист и гигантских пращей, о «греческом огне» и тому подобном), но совершенно ничего не говорил о чем-либо, напоминающем порох. Другие путешественники, такие как Марко Поло, также о нем не упоминают.

Арабам также приписывалось применение пороха задолго до европейцев, однако полковник Хайм в своей книге «Происхождение артиллерии» прослеживает возникновение этой басни до Михаэля Кассиля, испанского библиотекаря, жившего в XVIII веке и работавшего в Эскуриале, переводчика восточных манускриптов. Фрагмент, который в настоящее время переводится как «большая машина, пускающая шары из нефти в башню», у Кассиля читается так: «Машина, которая после приложения огня обрушивала нефть и ядро на башню». В последнем случае подразумевается применение пушки, однако в оригинале имеется в виду только механическая артиллерия, бросающая шары из зажигательного материала.

Три основных ингредиента пороха были давно известны и даже применялись в смеси, но только после освоения процесса очистки селитры эта смесь приобрела взрывчатую силу, необходимую для метания снарядов. По всей видимости, порох явился результатом не конкретного изобретения, но скорее длительного процесса. Различные формы огня, применявшиеся в войне, были итогом экспериментов со многими различными компонентами, среди которых почти непременно присутствовали древесный уголь и сера. Очень странно, что упоминания о селитре невозможно найти во времена, предшествовавшие ХШ столетию. Сохранилось множество рецептов как греческого периода, так и более поздних, но все они пренебрегают селитрой. Если она и упоминается, то исключительно в смесях, обладавших слабой взрывчатой силой. До тех пор пока не удалось улучшить ее качество, селитра в этой области не представляла какой-либо ценности. Однако примерно в середине ХШ века Роджер Бэкон предложил метод очистки этого вещества. В своем трактате «Epistolae de Secretis Operibus»1, посвященном епископу Парижскому Вильгельму Овернскому, он описывает процесс перемешивания селитры и серы с еще одним веществом для того, чтобы при поджигании этой смеси можно было получить «toniruum et coruscationem» (гром и молнию).

Понимая, что все эти сведения не предназначены для обыкновенного человека, Бэкон писал в манере, недоступной пониманию непосвященных. Специалисты показали, что ученые монахи действительно обладали многими секретами, ныне хорошо известными и используемыми для расширения научных представлений. Однако в те ранние времена почиталось за лучшее держать связанные с этим тайным знанием могучие силы подальше от людей необразованных или от тех, кто мог бы воспользоваться ими неосмотрительно. Тем не менее эти латинские криптограммы были разгаданы, и секрет был раскрыт.

Рассказами о том, что порох был известен в древнейшие времена китайцам, грекам, арабам или индусам, можно пренебречь в силу отсутствия у этих народов знания о его важнейшем ингредиенте -- селитре в очищенном виде. Различные старинные авторы составляли списки рецептов для получения искусственного огня, и автор одной из таких книг подошел чрезвычайно близко к открытию пороха. Марк Грек в своем трактате «Liber Igneum»1 приводит примерно тридцать пять подобных составов.

Это имя, по всей вероятности, было только псевдонимом автора, поскольку ни один истинный гражданин Греции никогда не называл себя греком. Кроме того, имеющиеся в манускрипте многочисленные исправления и вставки показывают, что работа над ним продолжалась весьма длительное время.

Можно предположить, что эти рецепты, относящиеся к трем различным периодам, были переведены с арабского языка каким-то испанцем, но позднее дополнены вставками с упоминанием селитры, которые относятся к эпохе не ранее 1225 года. Действительно, некоторые из рецептов восходят к VIII веку, но только четырнадцать составов пригодны для военных целей. Из них девять относятся к зажигательным средствам, один -- к фейерверкам и четыре -- к ракетам и шутихам. Последние четыре рецепта как раз и привлекают внимание, поскольку только в них присутствует новый компонент -- селитра, причем в двух содержатся все три составляющие пороха -- селитра, древесный уголь и сера. Тридцать третий рецепт описывает способ запуска ракет, а тринадцатый -- изготовление своего рода хлопушек. Одну часть серы, две части древесного угля и шесть частей селитры необходимо было растолочь вместе на мраморной плите. После превращения состава в порошок его предлагалось поместить в «tunica» -- мешок в форме сосиски. Потом его следовало поджечь, приложив огонь к маленькой дырке на конце мешка. Если хотели произвести «шум», то мешок следовало делать коротким и толстым и заполнять составом только частично. Мешок должен был быть по возможности более крепким, а концы его -- надежно завязаны железной проволокой. Если же изготовить его длинным и тонким, то в результате получалась ракета.

Теолог Альберт Великий, доминиканский монах, ставший в 1260 году епископом Ратисбона, в своем труде «De Mirabilibus Mundi»1 также приводит формулу пороха. Его рецепт «летучего огня» весьма похож на № 13 из руководства Марка Грека, содержит те же ингредиенты и предполагает двойное использование полученного состава в ракетах и хлопушках. Этот человек умер в 1280 году, задолго до предполагаемого открытия патера Шварца.

Пиротехникой в XIII веке также занимался брат Фер-рариус, или Эфферариус, живший, по имеющимся сведениям, в одной из северных провинций Испании. В библиотеке Бодлеана хранится одно из его посланий, содержащее описание восьмидесяти восьми опытов, якобы переведенных на латынь с арабского языка. Среди прочего в нем имеется рецепт «летучего огня», приготовляемого из одной части серы, двух частей древесного угля из ивового или лимонного дерева и шести частей селитры, леретирасмых на мраморной или порфировой поверхности. Полученную смесь можно уложить в короткую и широкую емкость для получения грома или в емкость длинную и узкую, чтобы изготовить ракету. Все подробности очень похожи на рецепт Марка Грека, в силу чего возникли предположения, что оба руководства написаны одним человеком.

В документе, относящемся к концу правления Эдуарда I или к самому началу следующего царствования, приводится состав, включающий восемь частей селитры, две части серы и одну часть древесного угля, но интерес здесь представляет «de mixtione pulveris as faciendum le Crake»1. Эта «crake», очевидно, обозначает хлопушку, применявшуюся в боевых действиях. При использовании очищенной селитры такая смесь становится взрывчатой и достаточно мощной, чтобы не только производить шум, но и метать снаряды. Кто же сделал следующий як г -- начав использовать ее для стрельбы? Немцы утверждали, что это был патер Шварц, и его права на это открытие следует внимательно рассмотреть.

Многие годы сохранял популярность рассказ о том, как в 1320 году в Менце германский монах Бертольд Шварц, занимавшийся химией, случайно смешал в ступе некоторое количество серы с селитрой; когда он прикрыл ступу камнем, состав случайно воспламенился и отбросил камень на значительное расстояние. Нам, однако, известно, что порох был хорошо известен уже в предшествовавшем столетии, а потому следует искать самые ранние упоминания об этом монахе. Самое существование этого человека доказывается, по всей видимости, одним французским документом, в котором говорится, что в мае 1354 года король, узнав об изобретении артиллерии, сделанном в Германии монахом по имени Бертольд Шварц, запретил экспорт из Франции меди до тех пор, пока не будет принято решение относительно создания французской артиллерии. Сибальд Скотт утверждает, что этот документ, находящийся в парижской Национальной библиотеке, датируется XVII веком. Кёлер в своей книге «Kriegswesen»1 дает длинное примечание о Шварце и предполагает, что якобы современное Шварцу свидетельство о его открытии является вставкой, сделанной в начале XVI века.

Изготовление пушек кажется совершенно неподобающим занятием для монаха, а факт запрета экспорта меди отдает более поздними временами, нежели тот ранний период, когда распространенным металлом было железо.

После того как ингредиенты грубо раздроблены и смешаны, их необходимо было еще тщательно перемолоть на пороховых мельницах, что требовало от одного до шести часов работы. Получавшийся в результате порошок был очень мелким, похожим на муку, и обычно назывался «пороховой мякотью». Этот состав неплохо пел себя в мушкетах или в качестве затравки, но не слишком хорошо подходил для пушек. Чем мельче, был порох, тем медленнее он горел, а значит, меньше была скорость расширения газов или взрыва. Но и эту проблему удалось решить.

Процесс, названный «гранулированием», был разработан в XV веке. С его помощью тонко размолотый порох образовывал более крупные зерна или гранулы. Чем крупнее был калибр пушки, тем более крупной зернистости был порох, а в 1598 году некоторые сорта пороха имели зерна размером с горошину. Чтобы не повредить их при закладке в ствол, следовало осторожно действовать шомполом.

Желание увеличить взрывчатую силу пороха способствовало возникновению достаточно экзотических идей, однако современная наука установила их несостоятельность, придя к выводу, что все они только уменьшали мощность взрыва. Некоторые из этих методов включали добавление одной унции ртути на каждый фунт серы, вспрыскивание пороха вином или хлоридом аммония или добавление в его состав зерен перца.

Применение гранулированного пороха некоторое время удовлетворяло запросы артиллеристов. Очередной проблемой, ожидавшей решения, стало устранение громадных облаков дыма, катившихся по полю боя. В безветренный день они со временем все более и более закрывали противника. В 1756 году французы предложили бездымный порох, который вовсе не содержал серы, а состоял из 80 процентов селитры и 20 процентов древесного угля.

ГЛАВА 2. ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СНАРЯДОВ

В те времена, когда порох стали использовать в военной технике, при стрельбе из механических метательных машин уже были в ходу снаряды, которые могли найти применение и в новой отрасли военной техники. Одна из существовавших тогда машин использовала удар оттянутого назад конца доски для посылки в сторону неприятеля тяжелой железной стрелы -- дарта, который часто снабжался бронзовым оперением. Несмотря на вопиющее неудобство формы, дарты употребили и для стрельбы из пушек. Отсутствие плотного контакта со стенками ствольного канала удавалось отчасти компенсировать обертывапием стрелы в кусок кожи, возможно намоченной в воде, чтобы хоть в какой-то мере устранить прорыв и бессмысленную растрату газов, образовывавшихся при взрыве заряда. Дарты продолжали неплохо работать. Фруассар отметил, что в 1377 году эти снаряды весом 200 фунтов пробивали стены замка Шато-Одрюк в окрестностях Сент-Омера. Во времена королевы Елизаветы дарты все еще использовались для стрельбы из «карриеров».

Однако самым успешным снарядом стало ядро, также применявшееся до изобретения огнестрельного оружия в метательных машинах типа гигантской пращи и арбалета. С пращами использовались каменные ядра, а с арбалетами -- свинцовые пульки или маленькие ядра. Во французском документе 1345 года упоминается свинцовое ядро. Хранитель личного гардероба короля Эдуарда III Роберт де Милденхолл в своих отчетах указывал, что 1 и 2 сентября 1346 года в Кале было отправлено семьдесят три больших свинцовых ядра, тридцать одно малое и шесть слитков свинца. Нам известно, что в 1346 году у Турне пушка Петера из Брюгге стреляла свинцовыми ядрами весом в два фунта. В 1356 году при взятии Роморантена в провинции Берри Черный принц1, чтобы выкурить защитников города, с успехом стрелял из пушек зажигательными ядрами, от которых загорелись крыши и деревянные строения.

Отчеты за 1373--1374 годы, представленные секретарем личного гардероба короля Джоном Слефордом, показывают, что изготовлением «пулек» для пушек в эти времена занимались в Тауэре.

Необычное ядро было изобретено неким жестянщиком из Брюгге. В 1346 году городские старшины заказали чугунную пушку с каналом ствола квадратного сечения, ядра для которой должны были иметь форму куба и весить 11 фунтов. Орудие оказалось работоспособным и достаточно эффективным при пробивании городских стен.

Широко использовались и каменные ядра. Отчеты королевского гардероба за 1382--1388 годы показывают, что Ральф де Хэлтон закупил круглые каменные ядра у Уильяма Вудварда. Ремесленникам, занятым на этой сугубо специализированной работе, платили по 6 пенсов в день, но по прошествии десяти лет оплата повысилась до 1 шиллинга в день.

Каменные ядра, хотя и требовали меньше времени на изготовление, часто раскалывались при стрельбе по крепким стенам. К 1350 году в Англии уже производились литые чугунные ядра, но каменные продолжали оставаться в ходу еще многие годы. Осадная артиллерия работала прекрасно -- к примеру, в 1464 году при осаде Бамборо, когда этот замок отказался сдаться королю Эдуарду, его укрепления были разнесены до основания. Осадные пушки производили столь устрашающее действие, что был даже зафиксирован случай, когда одного только прибытия осадного обоза оказалось достаточно, чтобы принудить гарнизон к сдаче.

В 1491 году венецианцы в битве на реке Таро стреляли во французов чугунными, бронзовыми и свинцовыми ядрами, но уже к концу XVI века общеупотребительными стали снаряды из литого чугуна. Проводились опыты с различными вариантами ядер. Так, каменные ядра пробовали покрывать свинцом, а чугунные изготавливали самых различных форм. Против кораблей использовали ядра-болванки (полушария, прикрепленные с двух сторон к чугунному бруску) и цепные ядра (чугунные полусферы, соединенные отрезком цепи) -- идея заключалась в том, чтобы расширить поле действия снаряда и снести такелаж и мачты.

Сферические ядра использовались до 1875 года, но задолго до этого начались эксперименты с удлиненными снарядами. Как только была признана цилиндрическая форма, очень скоро выяснилось, что заостренный нос способствует полету. Ко времени Крымской войны пушки Армстронга использовали продолговатые снаряды с поверхностью, покрытой свинцом. Это мягкое покрытие хорошо зацеплялось за нарезные канавки ствола. В то же время орудие Уитворта имело восьмигранный канал, что вынуждало применять снаряд необычной формы с изогнутыми поверхностями, который бы подходил к такому стволу.

Пушки повсеместно стали нарезными, и было принято решение сократить количество канавок до трех. Чтобы обеспечить зацепление снаряда за нарезы и заставить его вращаться, на его поверхность пробовали помещать специальные выступающие нашлепки. Было установлено, что свинцовое покрытие склонно «обдираться» внутри ствола, что через некоторое время приводило к его засорению. Снаряд с нашлепками в какой-то мере решал эту проблему, но вскоре выяснилось, что в этом случае происходит утечка газов, которые в результате не работают в полную силу. Тогда в 1878 году была введена в употребление газовая заглушка. Она представляла собой прикрепленную ко дну снаряда медную пластинку. Расширяющиеся газы расплющивали медь, которая заполняла нарезные канавки, не причиняя при этом такого вреда, как свинец. От этих идей впоследствии отказались, поскольку после введения заряжания с казенной части в употребление вошел медный поясок Вавассера, ставший прообразом поныне применяемого направляющего пояса. Примерно в это же время снаряды начали делать из стали вместо чугуна, который так долго применялся в этом производстве.

Следующим шагом должно было стать объединение снаряда и заряда в одно целое, как это уже произошло в области ручного оружия. Кордит, появившийся примерно в 1890 году, стал изобретением, позволившим создать унитарные снаряды быстрого заряжания, однако быстро выяснилось, что заряды фиксированной мощности требуются отнюдь не всегда. Поэтому для случаев, когда требовалась повышенная дальность стрельбы, было предусмотрено раздельно-гильзовое заряжание, обеспечивавшее возможность увеличения заряда за счет добавочных порций взрывчатки в шелковой или иной упаковке, закладываемых в зарядную камеру.

Мысль о ведении огня из орудия единичными снарядами казалась некоторым изобретателям непродуктивной растратой энергии, в силу чего была испробована альтернатива -- одновременная стрельба несколькими пулями, мелкими камнями или кусочками металла, иначе говоря -- картечью. Не связанные между собой картечины при выстреле далеко улететь не могли, но, помещенные в банку или жестянку, оказывались способны, перед тем как рассеяться, преодолеть изрядное расстояние. В качестве такой -- упакованной в банку, или «картуз», -- картечи в некоторых случаях использовали осколки кремня. Существование пушек, стрелявших «баночной» картечью, было отмечено в 1410 году, равно как и при осаде Белграда в 1439 и Константинополя в 1453 году. Эта картечь состояла из множества мелких свинцовых пуль, уложенных в жестяной или деревянный корпус. Однако такой снаряд мог долететь по назначению целиком, не развалившись. Для преодоления этого недостатка была придумана «вязаная» картечь. К деревянному или металлическому диску приделывали центральный стержень, вокруг которого веревками или с помощью внешней тканевой оболочки крепились мелкие чугунные пули. Объединение мелких пуль в некое подобие грозди породило ее английское название -- «grapeshot» («виноградная» картечь). Пороховые газы при выстреле поджигали связующую оболочку, которая и выгорала в полете, после чего отдельные картечины разлетались во все стороны. В одной испанской крепости в 1740 году было запасено 2000 мешков картечи. Производство «вязаной» картечи продолжалось до 1868 года.

Логичным шагом вперед от одинаковых картечин, заложенных в кассету, стала шрапнель и картечные гранаты с дистанционными трубками, но прежде, чем перейти к их рассмотрению, мы должны проследить развитие зажигательных и разрывных снарядов.

Мысль о монолитном ядре, проламывающем себе дорогу сквозь препятствие, была проста и не вызывала при реализации никаких сложностей. Но и другие методы, не похожие на этот, не только испытывались, но и находили эффективное применение. Против судов и других легко воспламеняющихся целей начали использовать раскаленные ядра. Еще древние бритты во время второго вторжения Цезаря в 54 году до н. э. зажгли палатки римлян, забросав их раскаленными докрасна глиняными ядрами.

Этим методом вновь воспользовался в 1575 году польский король Стефан Баторий, применивший каленые пушечные ядра при осаде Данцига. Опасность воспламенения заряда была преодолена посредством использования двух пыжей -- сухого со стороны пороха и мокрого -- для прекращения горения в стволе. Примитивным способом для предохранения заряда от нагрева мог служить и толстый пыж из дерна, но в этом случае стрелять надо было очень быстро, прежде чем жар успевал проникнуть в камору. Применение пыжей из дерна было сопряжено с опасностью, примером чему может служить сохранившаяся в Ротонде шестифунтовая пушка. Это орудие служило в 1783 году на острове Сент-Люсия в Вест-Индии для производства выстрелов, отмечавших наступление ночи, но даже мокрый пыж не спас ее от разрыва.

Наибольший успех от применения раскаленых ядер был достигнут британской артиллерией в 1779--1783 годах при осаде Гибралтара. Их использование против испанских кораблей оказалось столь эффективно, что артиллеристам даже вручали особую «медаль Каленого Ядра». На одной ее стороне была изображена калильня -- печь для нагрева ядер. Два человека на металлических носилках перемещали раскаленное ядро от печи к пушке. Преимущество каленых ядер заключалось в том, что такой снаряд, упав на деревянный корабль, прожигал псе на своем пути, причем, пройдя сквозь палубу, он мог попасть в пороховой погреб или даже насквозь прошить корпус судна. Эта идея находила применение вплоть до 1870 года.

Утверждается, что раскаленные ядра были в 1850 году заменены более эффективным снарядом, изобретенным неким штатским по фамилии Мартин. Это была тонкостенная чугунная сфера, выложенная по внутренней поверхности слоем огнеупорной глины. Незадолго до использования ее наполняли расплавленным чугуном.

Большая часть каленых ядер устарела, когда военный флот перешел от деревянных корпусов к бронированным. К тому же применение раскаленных докрасна ядер имело ограничения, поскольку их было трудно раскалять и они очень быстро остывали. Куда более эффективными и надежными были зажигательные снаряды. Эти, поначалу круглые, емкости, непосредственными прародителями которых были огненные горшки или вазы, бросаемые при помощи катапульт, могли содержать зажигательные или взрывчатые вещества. Стреляли ими, как правило, из мортир.

В 1376 году при Джадре венецианцы использовали такие мортирные бомбы, составленные из двух пустотелых полусфер, соединенных железным обручем. Бомбы с запалами также применялись в 1421 году на Корсике при осаде Сан-Бонифачо.

В 1543 году в Англии Питер Боде и Коллет делали мортиры, стрелявшие чугунными снарядами, которые были «начинены огневым составом, или «греческим огнем». В такую бомбу ввинчивалась железная запальная трубка для того, «чтобы огневой состав зажечь и ту бомбу разорвать в мелкие куски, из коих малейший, во всякого человека ударив, его бы убивал или сильно вредил». На знаменитой картине, изображающей осаду Булони в 1544 году, мы видим солдат, снаряжающих такие бомбы.

К 1550 году из мортир повсеместно стреляли бомбами. Английский термин «shell» -- «снаряд», происходящий от немецкого слова «Schale»1, становится общеупотребительным, более точно определяя, что же действительно имеется в виду.

Бомбы все более детализируются, приобретая такие части, как кольца, или «уши», используемые для их переноски клещами. Зарядная горловина становится теперь частью ее корпуса.

Во время Гражданской войны при осаде Глостера «гре-нада» (бомба), выпущенная роялистами, упала на улице близ Южных ворот, однако «некая женщина, проходившая мимо с ведром воды, вылила свою воду на оную гре-наду и фитиль ее погасила, отчего она вовсе не разорвалась». При нападении войск Кромвеля на Форт-Элизабет в Джерси они удачно использовали разрывные «гренады». Для этого случая были заказаны тысяча запалов для бомб и 600 ручных запалов. Фейерверкмейстер Томас Райт так хорошо нацелил 5'Д-дюймовую мортиру, что первым выстрелом попал в главную башню крепости. Около 1700 таких гранат или бомб было переделано для стрельбы не только из моотир, но также из гаубиц.

Тип зажигательного ядра, известного под названием «каркас», был изобретен за тридцать лет до этого канониром, состоявшим на службе у архиепископа Мюнстера Христофора ван Галена, знаменитого своей деятельностью в военной сфере. Каркасы имели толстый чугунный корпус, часто -- продолговатый и снабженный несколькими отверстиями, которые позволяли зажигательному составу вырываться наружу. Смесь состояла из селитры, серы, сосновой смолы, скипидара, сульфида сурьмы и сала. Она горела с громадной интенсивностью от трех до двенадцати минут, причем даже под водой. Ее практически невозможно было потушить, разве что -- забросав землей. Недостатком каркасов было то, что при утончении их стенок, что делалось из желания до последнего предела увеличить полезный внутренний объем, корпус терял прочность, что вызывало опасность взрьг-ил в стволе пушки. При осаде Квебека этот недостаток пыл преодолен с помощью затычек или пыжей из дерпа, которые уменьшали сотрясение от выстрела. Современным аналогом каркасов являются зажигательные бомбы с магниевой начинкой.

Снаряды в то время делались таким образом, чтобы они могли долететь от пушки до расположенной на шмле цели и сокрушить ее ударом, поджечь либо разрушить взрывом. Следующей стадией развития должна была стать посылка снаряда из пушки в воздух, чтобы гам «передать направленную скорость» уложенным в кассету пулям. В 1573 году главный канонир Сэмуэль Циммерман предложил использовать свинцовую трубку с рассчитанным на определенную задержку запалом в конце, рядом с заложенным в ствол зарядом. Запал поджигался в момент выстрела; после чего, уже в воздухе, снаряд взрывался. Идея, тем не менее, не оказалась жизнеспособной, так как при ее воплощении возникли серьезные технические затруднения.

Первый случай успешной стрельбы из пушек разрывными снарядами -- до этого их использовали только для ведения огня из мортир или гаубиц -- имел место во время осады Гибралтара в 1779--1783 годах. Расстояние от наших батарей до испанских позиций достигало 2000 ярдов, а мортирные бомбы не обладали такой дальностью. Тогда капитан Мерсьер из 39-го пехотного полка предложил стрелять 5,5-дюймовыми мортирными бомбами из 24-фунтовых пушек. Чтобы компенсировать большую скорость полета, для того чтобы снаряд врывался в нужный момент, было рекомендовано пользоваться более короткими запальными трубками. Идея была опробована, и снаряды стали рваться над головами неприятельских рабочих команд. Несмотря на успех в ходе кампании, по ее окончании идея была забыта.

Заряд, производивший выстрел, Шрапнель сделал по возможности более мощным, чтобы обеспечить большую дальность полета снаряда. Однако стенки корпуса, наполненного пулями, делались тонкими, поэтому заряд, необходимый для его разрыва и разбрасывания пуль, мог быть минимальным. Название, первоначально данное новому боеприпасу, -- «сферический картечный короб» -- спустя примерно десять лет после кончины изобретателя было изменено на «шрапнель». Награду за свое изобретение он получил еще при жизни, в 1814 году Шрапнелю была назначена пенсия -- 1200 фунтов стерлингов в год, которой он и пользовался вплоть до своей смерти в 1842 году.

Деталь, которая позволила создать шрапнельный снаряд, -- дистанционная запальная трубка -- одновременно являлась и его недостатком. Эволюция запалов так же важна, как эволюция в любой другой сфере артиллерийского искусства. Сам разрывной снаряд невозможно детонировать тем же способом, что и его метательный заряд. Первоначально в корпус снаряда помещали кусок фитиля, который мог прогореть в нужный момент, но с той же легкостью мог сделать это слишком рано или слишком поздно. В начальный период создания запалов достаточно было, чтобы взрыв произошел, когда снаряд достигнет цели. Тогда считалось, что снаряд, взорвавшийся в полете, потрачен впустую, но изобретение заключенной в корпус шрапнели заставило изменить эти представления.

Деревянные запальные трубки получили распространение начиная с XVII столетия. К 1850 году использовалось девятнадцать различных дистанционных трубок, из которых три были металлические. Затем капитан Боксер предложил свой взрыватель, который устранил многие проблемы. Он представлял собой пустотелую деревянную пробку с множеством мелких отверстий в стенках. Центральный канал взрывателя заполнялся черным порохом, который после воспламенения прогорал до заранее выбранного отверстия, после чего огонь проникал в основной заряд взрывчатого вещества. Запал Боксера был надежен и оставался в ходу многие годы, но в конце концов возникла потребность в контактных (ударных) и инерционных взрывателях. Первые должны были срабатывать в момент удара снаряда о землю, вторым отсчет времени, оставшегося до срабатывания, следовало начинать после сотрясения, вызванного взрывом метательного заряда. Элементарным контактным взрывателем был фитиль сферических бомб, который проваливался внутрь корпуса при ударе о землю, однако для современной войны требовались более надежные методы. Первый английский инерционный взрыватель был сконструирован в 1846 году артиллеристом, квартирмейстером Фрибурном, а через четыре года коммандер Мур-сон представил свой ударный взрыватель.

К середине XIX века в области пушечных боеприпасов наметилась тенденция объединения различных линий развития в единую концепцию. Крупные снаряды стали делать разрывными. Они получили способность сокрушать цель тяжестью удара или взрывом при падении, разрываться в воздухе или в любой другой нужный момент. Были введены такие усовершенствования, как канавки внутри корпуса снаряда, которые способствовали его более легкому разрыву. Свинцовые шрапнельные пули при разрыве снаряда часто спекались от нагрева, но особая обработка свинца, увеличивавшая его твердость, и применение в качестве «смазки» угольной пыли уменьшили влияние этого эффекта. К 1896 году черный порох перестал применяться в качестве «начинки» разрывных снарядов. В 1891 году в употребление вошел кордит, также получило признание взрывчатое вещество под наименованием лиддит1.

Позднее стали использовать такие взрывчатые вещества, как TNT (тротил) и аматол2.

Какими бы сложными ни казались разработки того времени, они совершенно незначительны по сравнению с современными тенденциями развития в этой области. Снаряды, когда-то считавшиеся необходимыми только для поражения неподвижных объектов, ныне имеют конструкцию, позволяющую им самостоятельно отыскивать быстро движущуюся цель и, приблизившись на достаточное расстояние, взрываться, опустошая все вокруг.

ГЛАВА 3. БОЕПРИПАСЫ РУЧНОГО ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ

История боеприпасов для ручного оружия кое в чем повторяет путь, пройденный «большой» артиллерией, однако некоторые новинки были внедрены здесь намного раньше.

Следует помнить, что для стрельбы из пушек длительное время использовались свинцовые ядра или шарики. Кроме того, была изобретена дробь, но она применялась в основном для охоты или против разбойников и грабителей. Свинцовые пули отливались в массовых количествах в изложницах, но всякий опытный стрелок имел для этой цели собственные приспособления, наподобие особых щипцов. Калибр ружей колебался настолько сильно, что человек, живший далеко от оружейного мастера, должен был иметь свою собственную литейную форму. Форма, выполненная в виде щипцов, имела состоявшую из двух частей головку, имевшую внутри полость для отливки пули. Избыточный металл, проникший через заправочное отверстие, срезался острыми краями самой формы. Дробь делали, проливая расплавленный металл через дуршлаг или сито, держа их над баком с водой. Короткого падения до поверхности воды было достаточно, чтобы дробинки охладились. 10 декабря 1782 года Уильям Уотс запатентовал метод изготовления «мелкой дроби вполне застывшей, а по форме совершенно круглой». Утверждалось, что процесс при-виделся изобретателю во сне, а сам метод заключался в выливании расплавленного металла с большой высоты, которая зависела от требуемого размера дробин. Для данного производства были необходимы специальные башни, одну из которых могли видеть на Южном берегу многие из посетителей Лондона в 1951 году во время Фестиваля Британии. Эта дроболитная башня была построена в 1826 году, но ее четырехугольную предшественницу воздвигли еще в 1789-м.

Еще в 1743 году член Королевского общества Бенджамин Роббинс предложил придавать пулям яйцевидную форму для устранения недостатков, присущих круглым пулям, но только в XIX веке для винтовки Мини были введены пули цилиндро-конической формы. Вращение, сообщаемое нарезными канавками, очень незначительно сказывалось на устойчивости полета круглых пуль, зато продолговатая пуля летела благодаря этому намного стабильнее. И конечно же ее заостренный передний конец прорезал воздух значительно легче, чем шарик.

Вдобавок пуля Мини имела в донце железный колпачок, который под давлением пороховых газов раздвигал мягкий металл и прижимал его к стенкам канала, образуя газонепроницаемый контакт.

Было не так важно, как далеко или с какой силой метательный заряд выбросит пулю, -- главное, чтобы воспламенение заряда произошло в точно заданный момент. В Средние века лучшим способом воспламенения пороха считалась раскаленная проволока. Но дождь, ветер и холодная погода делали ее применение делом достаточно ненадежным. Фитиль, приложенный к затравке вручную, работал немногим лучше. Когда в XVI веке его стали крепить в металлическом зажиме или курке, возникла, по крайней мере, некоторая уверенность в том, что он попадет на затравочную полку. Использование в конце столетия пиритов и кремня обеспечило постоянную готовность к выстрелу, не зависящую от погоды, которая была способна играть с зажженными фитилями самые скверные шутки. Среди оружия, перечисленного в описи арсенала города Грац в конце XVI столетия, присутствуют ружья, обозначенные как «Radsloss»1 и «mit Schnapper»2.

Первое из названий, как кажется, указывает на применение колесцового замка с пиритом, второе -- на кремень. Вращающееся колесо высекало искры, как в современной зажигалке. Предполагается, что мысль получать искры ударом кремня о сталь возникла в 1596 году у Себастьяна Гэлле. Пириты были слишком мягкими, чтобы по ним можно было ударять, и должны были уступить место кремню. Так пирит, использовавшийся еще римскими солдатами для разжигания в походах костров, вышел из употребления.

Кремень оставался в стрелковом оружии стандартным средством воспламенения заряда до тех пор, пока в XIX столетии не произошли радикальные перемены, вызванные началом применения в этой области гремучих соединений. Ранее их безуспешно пытались использовать в качестве метательного взрывчатого вещества. Пипе еще в 1663 году упоминает о своей встрече к кофейне с неким д-ром Алленом. Этот джентльмен рассказал ему об aurum fulminans1.

Если положить в серебряную ложку всего один гран этого вещества и ударить по нему, то оно взорвется и пробьет в ложке дыру, пишет Пипе. Члены Королевского общества также экспериментировали с этой гремучей солью, но не получили почти никаких практических результатов из-за чрезвычайной силы ее действия. Французский химик Бертолле, работавший для Наполеона, столь же безуспешно пытался найти применение полученному им фульминату серебра. Говард, в начале XIX века проводивший опыты с гремучей ртутью, также не добился ничего стоящего. Даже при использовании этого вещества для детонации основного заряда оно реагировало с такой бешеной силой, что взрыв сметал весь порох, не успев его поджечь.

Преподобный Дж. Александер Форсайт из городка Белелви в графстве Абердиншир приложил много усилий, чтобы освоить применение фульминатов в качестве инициирующего взрывчатого вещества. К 1805 году у него был готов спусковой механизм, использовавший гремучую ртуть. Через два года изобретатель подал заявку на получение патента, и, вопреки попыткам некоторых лиц доказывать, что информация о предложенном им процессе была известна и ранее, суд встал на его сторону. Этот опыт оказался для Форсайта полезным, поскольку годы спустя он оказался вовлеченным во множество судебных процессов, связанных именно с данным вопросом. Кажется, этот шотландский священник решил применить свои способности к коммерческой деятельности, поскольку в 1812 году фирма «Производители патентованного оружия Форсайт и К°» намеревалась устроиться на Пикадилли; через шесть лет она помещалась по адресу Лестер-стрит, № 8. Контора оставалась там по крайней мере до 1852 года. Конструкция, изобретенная Форсайтом, была полностью оригинальной. Она состояла из прочной металлической пороховницы-дозатора, служившей для заправки запального отверстия детонирующим порошком. Механизм крепился к казенной части и при переворачивании высыпал очень небольшое количество детонирующего порошка. Громадная взрывчатая сила фульминатов требовала от заправочного механизма исключительно высокой точности.

Предпринималось множество попыток скопировать изобретение Форсайта, и ему пришлось истратить немало денег на судебное преследование нарушителей его патентных прав. Английский оружейник Джозеф Мен-тон предложил «новую» идею, которая представляла собой лишь переиначенный замок Форсайта. Фульминат находился в курке и взрывался при его ударе о «нако-нальню». Первый механизм Ментона оказался неудачным, но в 1818 году вторая попытка оказалась более успешной. Тогда он запатентовал ружье с медной трубкой, содержавшей детонирующий порошок. Через два года он усовершенствовал свою конструкцию, поместив трубку в запальное отверстие и использовав для удара по пей курок, имевший форму топорика. В его первоначальной конструкции традиционную головку курка после удара с бешеной силой отбрасывало назад. Узкое лезвие «топорика» не вызывало такой реакции, но от его удара трубка могла выбросить пламя влево или вправо, подвергая опасности окружающих.

Срок действия патента Форсайта подходил к концу, и после 1821 года многие «изобретатели» выпустили свои системы детонации заряда. На одной из стадий развития идеи было предложено помещать порошок между слоями бумаги, однако наилучшие результаты были получены при замене бумаги на листы меди. Тогда со своими заявками явилась целая орда претендентов на получение патента. Капитан Питер Хоукер утверждал, что примерно в 1818 году он лично предложил данную идею оружейнику Джозефу Ментону, в результате чего этот ремесленник действительно изготовил медные пистоны. Другой известный оружейный мастер, Джозеф Эгг, помечал свои изделия собственным именем как «Изобретатель детонирующего пистона». Американцы заявили, что Джошуа Шоу из Филадельфии применял стальные капсюли с капелькой фульмината еще в 1814 году, но не запатентовал их. Тем не менее нет сомнений, что через два года после этих событий он изготовил одноразовый медный капсюль, срабатывавший от внешнего ударника.

Все упомянутые эксперименты проводились с гражданским оружием, и комитет в Вулвиче принял пистонное ружье на вооружение британской армии только в 1836 году, выбрав «брауншвейгскую» винтовку в качестве первого официально одобренного в Великобритании пистонного оружия. Запальное отверстие было изменено таким образом, что превратилось в выступающую вверх крепкую брандтрубку, а курок снабдили охватывающим ее края ободком, который препятствовал прорыву газов. Гремучую смесь стали готовить из трех частей хлората калия (бертолетовой соли), двух частей фульмината ртути и одной части толченного в порошок стекла.

К тому времени оружейников на континенте перестали удовлетворять существующие конструкции, в которых патрон и средство воспламенения его заряда находились в разных местах. Паули, швейцарец из Женевы, работавший в 1806 году в Париже, изобрел заряжавшийся с казенной части мушкет, а вслед за этим применил в своем патроне бумажный детонирующий пистон, срабатывавший от удара иглой. В описании изобретения, сделанном в 1816 году, сказано, что пистон помещается между порохом и казенной частью, чтобы воспламенить заряд. В 1831 году другой парижский оружейник выпустил патрон, в задней части которого находился детонирующий порошок, по которому курок ударял снизу. В 1847 году еще один парижанин запатентовал патрон с помещенным у основания металлическим капсюлем, в котором была заделана иголка-боек, конец которой выступал наружу через отверстие в стволе. Оружие, стрелявшее такими патронами, демонстрировалось на «Великой выставке» в Гайд-парке.

Игольчатое ружье, английский патент на конструкцию которого был выдан еще в 1831 году, заряжалось с казенной части. Патрон был снабжен у основания гильзы детонатором. Необходимый для воспламенения капсюля удар наносился иглой цилиндрического затвора. К сожалению, затвор не обеспечивал герметичности, и эта проблема была решена только после изобретения латунной гильзы.

В середине XIX столетия один американец сконструировал латунную гильзу с широким ободком, предназначенным для ее выброса после выстрела, но жизненно важный элемент боеприпаса -- капсюль -- по-прежнему находился на внешней поверхности оружия. В 1852 году Чарльз Ланкастер выпустил патрон центрального воспламенения с капсюлем, вставлявшимся в металлическое дно гильзы. Но ее корпус оставался непрочным до тех пор, пока полковник Боксер из Королевской лаборатории в Вулвиче не запатентовал гильзу из листовой латуни со стальным дном. Этот новый бое-припае был применен в винтовке Снайдера. Гильзы с узким дульцем были предложены неким офицером из американского артиллерийско-технического департамента в 1870 году, а спустя несколько лет в Великобритании была принята на вооружение цельнотянутая латунная гильза.

Такие разновидности боеприпасов для стрелкового оружия, как зажигательные пули, пули с разрывным наконечником и прочие ужасающие «усовершенствования» очень мало отклоняются от основного пути развития и не заслуживают специального рассмотрения.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОРОХОВ

Известно, что задача утилизации порохов и зарядов в настоящее время весьма актуальна для Украины и других стран СНГ. Представляется возможным применять их в качестве дополнительного топливного компонента в теплоагрегатах, использующих жидкое топливо.Безопасное сжигание такого рода компонентов возможно, например, в составе водотоплив-ных эмульсий. Необходимым условием этого процесса является гидрофильность утилизируемых компонентов, что позволяет применять их в жидкой фазе, например, в виде коллоидных растворов на водной основе c последующим эмульгированием с основным топливом, например мазутом.

Представление утилизируемых компонентов в виде растворов на водной основе с последующим эмульгированием обеспечивает однородность распределения компонентов в объеме основного топлива, позволяет избежать их воспламенения в мазутопроводе и замедлить скорость горения в факеле. Управление концентрацией компонентов в водомазутной эмульсии возможно как за счет изменения доли компонентов в водном растворе, так и за счет изменения уровня водности эмульсии. В свою очередь, изменение содержания воды в эмульсии позволяет управлять процессом горения комбинированного топлива.

Вместе с тем наличие в топливе порохов и подобных им компонентов, не нуждающихся для горения в подводе внешнего окислителя, особенно оправдано в осевой области прикорневой зоны факела, где сжигание топлива идет с недожогом из-за недостатка окислителя. В этом смысле пороха как дополнительный компонент могут увеличить полноту сжигания основного топлива и повысить эффективность топочного процесса за счет уменьшения избытка дутья.

Меньшая по сравнению с основным топливом теплотворная способность порохов компенсируется существенно большей скоростью горения, что обеспечивает высокое теплонапряжение в единице объема, ускоренный разогрев основного топлива в прикорневой зоне факела и повышение полноты сжигания основного топлива.Экологические и экономические составляющие процесса могут быть описаны следующим образом.

С одной стороны, продукты сгорания порохов содержат большое количество окислов азота. С другой стороны, повышение качества горения позволяет уменьшить избыток дутьевого воздуха без увеличения недожога и доли вредных выбросов в дымовых газах с одновременным снижением доли окислов азота. Малые избытки воздуха обеспечивают понижение температуры точки росы дымовых газов и уменьшают потери тепла с дымовыми газами.

грануляция порох утилизация боеприпас

ГЛАВА 5. УТИЛИЗАЦИЯ БАЛЛИСТИТНЫХ ПОРОХОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЫТОВЫХ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ, ЛАКОВ И ЭМАЛЕЙ

Баллиститные пороха с истекшими сроками хранения в настоящее время не находят широкого применения ввиду отсутствия технологий их утилизации и подлежат уничтожению, что может сопровождаться существенным ухудшением экологической обстановки. Вместе с тем такого рода горючие нитроцеллюлозные материалы могут быть эффективно использованы при производстве потребительских товаров, например бытовых топливных брикетов, лаков и эмалей.

Теплотворная способность брикетных топлив находится на уровне бурых углей и они с успехом могут быть использованы в быту для каминов и печей, для растопки иных видов топлив, для приготовления пищи.

Использование порохов в качестве компонента топливных брикетов решает проблему утилизации пороха и улучшает характеристики самих брикетов, в частности, повышает их механическую прочность, снижает температуру воспламенения и степень водопоглощения, поскольку, будучи термопластичным материалом, порох выполняет роль связующего, обеспечивающего прочность и влагозащищенность брикетов.

В качестве составляющих для приготовления брикетов использовали древесные опилки смешанных пород и баллиститные пороха с истекшими сроками хранения. Баллиститные пороха имели перед переработкой трубчатую форму диаметром 5 мм и длиной 300 мм.

Технология получения брикетов заключалась в растворении пороха, нанесении его на поверхность древесных отходов путем перемешивания, отгонке летучего растворителя, сушке и брикетировании полученной смеси. В качестве растворителей пороха применяли ацетон и этилацетат. При использовании в качестве растворителя этиацетата, его отгонку можно вести с добавлением четырех- пятикратного объема воды, что, во-первых, повышает безопасность перемешивания и, во-вторых, ведет к осаждению пороха на древесных частицах. Наличие воды в смеси дает возможность повысить температуру перемешивания до 85 95 оC, что ускоряет процесс растворения пороха в 2-3 раза.

Проведенные опыты позволили определить оптимальное содержание пороха в брикете, а именно 25 %, обеспечивающее хорошую воспламеняемость, интенсивность и длительность горения при достаточной механической прочности. Брикеты воспламенялись от спички, а длительность горения брикета весом 25 грамм, диаметром 45 50 мм и высотой 15 20 мм составляла 5 мин. После угасания пламени брикет сохраняет термостойкость и истлевает до образования золы в течение 30 мин. Эти свойства позволяют рекомендовать брикеты данного веса и размеров как для растопки дров в бытовых печах и кострах, так и в качестве углей для мангалов при приготовлении пищи.

Следует подчеркнуть, что речь идет только о баллиститных (бездымных) порохах, которые не являются компонентами твердых топлив и могут быть утилизированы согласно проекту только в чистом виде, в качестве запасов с истекшими сроками хранения.

По аналогии с технологиями завода им.С.М.Кирова переработка порохов в изделия массового спроса относится к категории В (пожароопасная технология).

Хранение топливных брикетов является взрывобезопасным.

Расчеты и эксперименты по оценке продуктов сгорания топливного брикета, выполненные в НИИПМ показывают, что вредными веществами являются угарный газ (CO) и окись азота (NO) и двуокись углерода (CO2) в следующих количествах:

CO - 0.006 %;

NO - 0.0066 %;

CO2 - 0.16 %.

Эти концентрации укладываются в нормы ПДК.

Проведенные исследования послужили основой для разработки технических условий на бытовые топливные брикеты и директивного технологического процесса их изготовления в условиях производства на заводе им.С.М.Кирова.

По результатам работы получен патент на изобретение "Способ получения топливных брикетов" № 2055859 от 10 марта 1996 г и положительное решение по заявке на изобретение "Составы для получения лаков и эмалей" № 93-041393/04(041268).

Изобретение относится к области утилизации порохов и топлив, снимаемых с вооружения, в особенности зарядов твердых ракетных топлив на баллиститной основе, в промышленные взрывчатые вещества (ПВВ).Проблема утилизации артиллерийских порохов и ракетных баллиститных топлив, снимаемых с эксплуатации в процессе конверсии военной техники, весьма актуальна. Уничтожение их путем сжигания экономически нецелесообразно, так как это ведет к полной потере полезной энергии, заключенной в порохах и топливах, а также экологически вредно.Известны химические способы утилизации порохов и топлив. Наиболее распространен способ утилизации порохов и топлив, заключенный в регенерации нитроцеллюлозного продукта и дальнейшем его использовании для гражданских и военных целей. Так, известна технология получения на основе старых зерненых пироксилиновых порохов лакокрасочных материалов (лаки типа НЦ-218, НЦ-243М, эмали типа НЦ-25). Вторым направлением утилизации пироксилиновых порохов является получение порошковой целлюлозы из пороховой крошки путем восстановления нитратных групп в водном растворе сульфагидрата натрия. Порошковую целлюлозу можно использовать в качестве добавок в технические сорта картона. Третье направление - получение продуктов глубокого гидролиза пироксилиновых порохов (винной и щавелевой кислот). В результате обработки пороховой крошки щелочью в спиртовом растворе получается винная кислота с выходом 40% от веса нитроцеллюлозы [Крауклиш И.В., Гуменюк Г.Я., Бердоносова С.Н. и др. Продукт химической переработки утилизируемых пироксилиновых порохов. - Конверсия, N 4, "Изана", 1996].Известен способ утилизации трубчатых пироксилиновых и баллиститных порохов, включающий операции измельчения пороховых элементов, мокрую сортировку, экстракцию, операции денитрации или нитрации и др. Этот способ позволяет получить нитроцеллюлозный продукт для материалов гражданского назначения или пороха