Владислав Пристинский - 100 знаменитых изобретений
Порох
Время и место изобретения пороха сейчас точно установить невозможно. Считается, что он был изобретен в Китае, и долгое время его использовали только для фейерверков.
Кто и как догадался соединить вместе три основных компонента дымного пороха и поджечь, неизвестно. Некоторые исследователи утверждают, что порох был получен как побочный продукт при изготовлении «пилюли бессмертия» китайскими даосами – представителями религиозно-мистического течения.
Основные составные части пороха люди знали издревле. Поскольку серой, помимо химического элемента, раньше называли любые горючие вещества, есть основания полагать, что человек давно заметил особенность серы гореть, образовывая при этом дым с сильным запахом. Возможно, это свойство использовалось для уничтожения вредных насекомых в жилищах.
Древесный уголь люди получали, пережигая дрова без доступа воздуха. Он выделял при сгорании намного больше тепла, чем обычная древесина.
Оба вышеназванных компонента не могли гореть без доступа воздуха. Поэтому требовался сильный окислитель, разлагающийся при нагревании с выделением кислорода. Таким ингредиентом стала калийная селитра К2С03. Она была продуктом разложения и гниения органических остатков. Следствием этого стало накопление в почве смесей различных нитратов. Но для выделения из них чистой калийной селитры требовались специальные знания химии и технологии. Считается, что первыми технологию очистки калийной селитры от добавок разработали китайцы.
Итак, родиной дымного пороха считается Китай, где, по сведениям историков, он был известен еще в конце VI – начале VII века.
Но его применение, повторяем, ограничивалось производством «ракет» для фейерверков. Для большего эффекта в порох добавляли другие вещества, не улучшавшие горение, но увеличивавшее искрение, например поваренную соль.
В Византии применялся аналог пороха – греческий огонь. Там вместо угля применялась нефть.
В 670 и 718 годах при помощи греческого огня, так утверждают историки, были уничтожены корабли арабского флота, осаждавшие Константинополь. Возможно, в составе «греческого огня» не содержалось селитры, и, соответственно, он не мог гореть без доступа воздуха.
Из разных описаний (например, «Огненная книга» Марка Грека, 1250 г.) можно сделать вывод, что в состав «греческого огня» входили смола, сера, нефть, масла. Возвратившиеся из неудачного похода на Царьград в 941 г. дружинники князя Игоря рассказывали: «У греков в руках точно молние небесное, которое они пускали трубами и жгли нас: вот почему и не одолели мы их». Вполне вероятно, что «греческий огонь» в то время уже содержал селитру, поскольку смесь, не содержащая окислителя (селитры), не могла бы гореть в трубах.
Первым европейцем, описавшим изготовление пороха примерно в 1250 г., был Роджер Бэкон. Но он зашифровал свою книгу, полностью ее смогли расшифровать только в XIX в. Примерно в то же время Марк Грек описал «гремящие» и «летающие» трубы с пороховой смесью – первые бомбы и ракеты. В 1300 г. во Фрайбурге (Германия) была отлита первая европейская пушка. В этом городе жил монах Бертольд Шварц, составивший в 1388 г. рецепт приготовления пороха высокого качества, чем и обессмертил на века свое имя.
Первый порох применялся в виде порошка – пороховой мякоти (отсюда прах, пыль), получаемой механическим смешением калиевой селитры, угля и серы в соотношении, примерно, 75:15:10. На Руси он долгое время назывался зельем. У него была низкая плотность, что затрудняло заряжание орудий и, особенно, ружей.
Огнестрельное оружие было впервые использовано в 1326 г. в Англии и Флоренции, в 1331 г. – в Германии. На Руси первое боевое применение пушек произошло в 1382 г. при обороне Москвы от орды хана Тохтамыша.
Первые артиллерийские орудия оказывали, в основном, психологическое воздействие на противника, в частности на лошадей, пугавшихся громких взрывов.
Большое влияние порох оказал на методы осады городов. Вместо стенобитных орудий осаждающие с большим успехом стали применять подкопы под крепостные стены – «тихую сапу». Затем под стену подводился мощный пороховой заряд. Взрыв проделывал в ней брешь, в которую врывались атакующие.
В XV в. вместо пороховой мякоти стали применять зернистый порох. Он горел более равномерно, что давало возможность увеличить заряды и повысить исходные скорости снарядов. Пропорции компонентов пороха изменялись в зависимости от калибра оружия.
Вплоть до XIX в. порох оставался единственным взрывчатым веществом. После изобретения в 1831 г. в Англии Бикфордом огнепроводного шнура, дымный порох стал применяться для его изготовления.
В середине XIX в. дымный порох стал широко применяться как бризантное взрывчатое вещество в подводных минах В. С. Якоби и как метательное взрывчатое вещество в боевых ракетах К. И. Константинова.
Но в середине XIX в. появились другие взрывчатые вещества – пироксилин, динамит, нитроглицерин, тротил.
В огнестрельном оружии долгое время воспламенение происходило при помощи трута или искры. В 1799 г. Говардом было изобретено вещество, вызывающее детонацию пороха, – гремучая ртуть. Это позволило увеличить надежность огнестрельного оружия, сделав восгорание пороха независимым от дождя и сильного ветра.
Появление гремучей ртути привело к созданию унитарного патрона, объединяющего снаряд или пулю, гильзу, в которой находился порох, и капсюль, содержавший гремучую ртуть, предназначенный для воспламенения порохового заряда. Это ускорило заряжание оружия и его скорострельность. Одновременно возникла проблема, заключавшаяся в ухудшении видимости и затруднении прицеливания из-за большой задымленности. Это вызвало потребность в порохе, не выделявшем при горении большое количество дыма.
В 1884 г. француз Вьель изобрел бездымный пироксилиновый пластинчатый порох, получивший название пороха «В».
Первые испытания пироксилинового пороха при стрельбе из ружья Лебеля и 65-миллиметровыми пушки показали исключительные преимущества нового пороха, по сравнению с дымным. Было установлено, что полученный Вьелем порох не дает при стрельбе дыма, не оставляет нагара в канале ствола, горит параллельными слоями, его сила в три раза превышает дымный порох и позволяет значительно увеличить начальные скорости снарядов при меньшем, по сравнению с дымным порохом, весе заряда. В России пироксилиновый порох, независимо от Вьеля, получил Г. Г. Сухачев в 1887 году.
В 1888 г. шведским инженером Альфредом Нобелем был предложен пироксилино-нитроглицериновый порох – твердый раствор коллодионного хлопка (коллоксилина) в нитроглицерине. Количество нитроглицерина в порохе Нобеля составляло 40–60 %. Позже в состав этого пороха добавлялись инертные примеси (например камфара) для снижения скорости горения и дифениламин для повышения химической стойкости пороха.
Порох Нобеля под названием «баллистит» был принят на вооружение в Германии и Австрии, под названием «филит» – в Италии.
Баллистит имел существенные преимущества перед пироксилиновым порохом. Он не впитывал при хранении влаги, его изготовление занимало примерно один день, в то время как пироксилиновый порох должен был сушиться неделями и даже месяцами.
Другой тип нитроглицеринового пороха под названием «кордит» был предложен в 1889 г. Абелем и Дюаром в Англии. (Название «кордит» происходит от английского слова cord, что значит «шнур» или «струна».)
При изготовлении этого пороха применялся нерастворимый пироксилин, пластификация которого осуществлялась нитроглицерином и ацетоном в мешателях при обычной температуре. Для повышения химической стойкости и снижения скорости горения добавлялся вазелин. Масса прессовалась через матрицы гидравлического пресса в виде шнуров без канала, которые резались затем на стержни. Ацетон после получения пороха удалялся из него длительной сушкой.
Принципиально способ приготовления кордита не отличается от способа приготовления пироксилинового пороха.
Первый образец кордита в виде струны содержал в своем составе 58 % нитроглицерина, 37 % нерастворимого пироксилина и 5 % вазелина и предназначался для винтовок и малокалиберных орудий. Для снижения степени выгорания каналов крупных орудий был разработан кордит «MD», содержавший 30 % нитроглицерина, 65 %, пироксилина и 5 % вазелина.
Широкие опыты по разработке метода производства пироксилиновых порохов и создание промышленности бездымных порохов были начаты в России в конце 1888 г. под непосредственным руководством начальника мастерской Охтинского завода 3. В. Калачева и при участии С. В. Панпушко, А. В. Сухинского и Н. П. Федорова.
К концу 1889 г. Охтинский завод разработал образец винтовочного пироксилинового пороха в виде пластинок, который при стрельбе из ружья Лебеля дал требуемую начальную скорость при допустимом давлении и значительно меньшем, по сравнению с дымным порохом, весе заряда. Но при дальнейшем испытании из отечественного оружия этот порох оказался неудовлетворительным.
