Метательные взрывчатые вещества используются в качестве источника энергии для ствольной и реактивной артиллерии. Отличительная особенность данных соединений заключается в сочетании крайне низкой склонности к переходу разложения в детонацию, и весьма неплохих энергетических характеристик.

     В данной публикации мы не будем освещать дымные и смесевые МВВ. Первые в связи с их узким использованием в современной технике. А смесевые ТРТ (твердые ракетные топлива) имеют собственный курс технологии, освещение которого займет целый учебник. Смесевых порохов практически не существует, больше патентов на эту тему.

     1. Итак, первым и наиболее древним видом бездымных порохов является пироксилиновый порох. Главный компонент пироксилинового пороха это нитраты целлюлозы, то есть, сложные эфиры целлюлозы и азотной кислоты. Если кратко, то технология производства пироксилиновых порохов начинается с обезвоживания нитроцеллюлозы (поступает на завод с влажностью 50-60%, что необходимо из соображений пожарной безопасности). Вату отжимают на центрифуге, затем промывают 96-97% этиловым спиртом, и снова отжимают.

     Подготовленную нитроцеллюлозу пластифицируют смесью этилового спирта и диэтилового эфира (так же, добавляя немного химстаба, обычно дифениламин). Смешение производится в каскаде из нескольких эктрудеров, работающих при практически комнатной температуре. Полученная масса продавливается через формующую фильеру, при этом получают необходимую геометрию профиля (как правило, одноканальная или семиканальная трубка).

     Полученная трубка подвергается подвяливанию с целью постепенного испарения эфира. При этом пороховые элементы обретают существенную механическую прочность. Вторая стадия обработки пороховых элементов заключается в вымачивании в воде в течение 1-5 дней, при этом из пороховых элементов удаляется большая часть спирта. Окончательная обработка заключается в сушке сухим воздухом при комнатной температуре.

     Просушенные пороховые элементы нарезают на гранулы или трубку необходимой длины, используя при этом ленточный нож, лежащий на двух валках.

    Окончательная обработка пороховых элементов может включать графитовку и/или флегматизацию поверхности. Флегматизация поверхности очень редко применяется для пироксилиновых порохов, так как, трудно добиться стабильных свойств внутри большой партии (как от грануле к грануле, так и по поверхности гранул, так и от тонны к тонне пороха, и т.д.).

       2. Несколько позже появилась идея пластифицировать нитроцеллюлозу смесью на основе ацетона и этилового спирта. Технология производства кордитных порохов очень похожа на производство пироксилиновых порохов, но, стадия провяливания очень продолжительна, а стадию вымачивания часто опускают. В отличие от пироксилиновых порохов, в состав кордитов часто вводят дополнительные пластификаторы и/или флегматизаторы: вазелин, нитроглицерин, дибутилфталлат, и пр. Но, суммарный ввод дополнительных компонентов не превышает 5-7%.

        Кордиты не имеют перед пироксилиновыми порохами существенных преимуществ или недостатков, поэтому, не будем останавливаться на них подробнее.

       Сегодня “кордитами” иногда называют пироксилиновые быстрогорящие пороха для пистолетных патронов. Но, это уже дань классике.

    3. Баллиститные пороха. Идея пластифицировать нитроцеллюлозу нелетучими или малолетучими соединениями пришла еще А. Нобелю в 1860-е годы. Но, широкое распространение баллиститы начали получать только накануне ПМВ.

      Производство баллиститов коренным образом отличается от производства пироксилиновых порохов. Нитроцеллюлозы поступает в производство в виде КВВ (коллоксилиново-водная взвесь), с содержанием нитроцеллюлозы порядка 10-14%. Масса напоминает густой кисель, говоря языком физиков – суспензию. Второй основной компонент – нитроглицерин (НГЦ), поступает в виде эмульсии в воде. Остальные компоненты, в том или ином сочетании вводятся в два первых компонента.

    В первом “котле” (то есть, химическом реакторе с мешалкой) смешивается эмульсия НГЦ с остальными пластификаторами, химстабами и флегматизаторами (вазелин, ДНТ, централиты, дибутилфталлат. диоктилфталлат, и пр.). В КВВ вводятся все сыпучие порошковые компоненты, среди которых химстабы (известь, оксид магния), энергетические добавки (гексоген, алюминиево-магниевая пудра, и пр.), стабилизаторы горения (оксиды свинца, много реже, двухвалентный оксид железа или оксид хрома (III), и др.). Энергетические добавки вводятся только в баллиститные ТРТ, в пороха вносят мало сыпучих компонентов.

      Затем содержимое обоих реакторов смешивают в течение нескольких часов. Барабанная установка отжимает взвесь баллиститной массы от водной фазы (которая возвращается в процесс), одновременно уплотняя массу до состояния крошки. Крошка подается на вальцы, где происходит вымешивание массы, окончательная пластификация волокна нитроцеллюлозы, и дополнительное уплотнение (выгоняются пузырьки воздуха и капли воды). Ножевое устройство, расположенное на краю вальцев, непрерывно нарезает получающийся хост подогретого баллистита на кубики (можно сказать, пластинки, технология называют их “таблетка”).

      Баллиститная таблетка подается пневмотранспортом (иногда через сушилку) в расходный бункер экструдера, который и формует (при небольшом нагревании) пороховые элементы. В отличие от пироксилиновых и кардитных порохов, баллиститы не нужно далее специально обрабатывать, они становятся твердыми при переходе через температурный интервал 70-90*С.

     4. Сферические пороха. По составу сферические пороха напоминают баллиститы, коренным образом отличаясь от них только по двум параметрам: нет твердых инородных включений, значительно меньше содержание нитроглицерина (примерно 5-8% вместо 25-40 в баллиститах).

     Ключевым образом сферичка отличается от баллиститов по технологическому процессу. Вначале нитроцеллюлозу, НГЦ и химстабы смешивают в реакторе с растворителем – этилацетатом. Затем полученный пороховой лак (сильно напоминает нитролак). Диспергируют при перемешивании в водной фазе (включающей желатин, декстрин, иногда немного крахмала). Полученные взвешенные в водной фазе капли вязкого лака стабилизируют добавлением небольшого количества сульфата натрия (вводится в виде концентрированного раствора).

    При слабом нагревании отгоняется этилацетат (при работающей мешалке). Лак, потеряв растворитель, становится твердым. То есть, эмульсия переходит в суспензию. Остается только отфильтровать гранулы в барабанном фильтре и высушить в сушилке кипящего слоя. Затем порох может подвергаться графитовке и флегматизации поверхности.

     Вот вкратце и все.

    В заключение отметим плюсы, минусы и сферы применения каждого из порохов.

       Пироксилиновые пороха, преимущества и недостатки:

+ Хорошо сохраняют свою форму в течение длительного периода времени,

+ Можно получить сложную и точную форму пороховых элементов при очень маленьком размере пороховых элементов.

- Имеет более низкую энергетику по сравнению с другими бездымными порохами,

- Крайне сложно управлять энергетикой, скоростью горения, изменение закона горения, и пр. параметрами, так как, весьма узкие рамки состава и свойств исходников.

- Невозможно сформовать пороховые элементы с толщиной слоя более 1,5-1,8 мм, при сохранении приемлемой прочности. Это лимитирует размеры пороховых элементов.

- При производстве используется большое количество легко летучих горючих растворителей, длительная сушка, и пр, что делает процесс опасным и долгим,

- Имеет скромный срок годности, особенно, для высокоэнергетических марок.

       Баллиститы, плюсы и минусы:

+ Прекрасная энергетика, легко управляемая в широких пределах,

+ Легко управлять законом горения, скоростью горения, чувствительностью к пламени, и пр., причем, практически независимо от энергетики, и в достаточно широких пределах,

+ Можно формовать пороховые элементы практически любой формы и размера (толщина горящего свода до 400-600 мм),

+ Безопасное и сравнительно дешевое производство с высокой производительностью, и легкостью автоматизации всех стадий.

- При высоких температурах (выше 50-60*С) пороховые элементы склонны к постепенному изменению своей формы, что накладывает ограничения на геометрию,

- Сложно сформовать пороховые элементы сложной формы и малого размера,

- Дороже сферических порохов, в некоторых случаях, дороже пироксилиновых порохов (если сравнивать с примитивным пластинчатым “Соколом”, одноканальными порохами для шумовых патронов, или другими дешевыми марками).

     Сферические пороха. Плюсы и минусы:

+ Самый дешевый тип порохов,

+ Можно легко и с высокой производительностью изготавливать из утилизируемых просроченных порохов (пироксилиновые, баллиститы, кардиты, и даже другие сферички),

+ Высокая насыпная плотность при хорошей энергетике.

- Невозможно сформовать гранулу больше 4 мм в диаметре,

- Сферическая форма обуславливает только дигрессивное горение, что слегка можно устранить поверхностной флегматизацией, но, в недостаточной степени,

- Сложно управлять показателями пороха за счет изменения рецептуры.

   Исходя из сказанного выше, видим, что пироксилиновые пороха сегодня применяются практически исключительно в высокоточных винтовочно-пулементых патронах калибром 6,5-12,7 мм, а так же, в высокимпульсных длинноствольных системах калибром 12,7-50 мм.

    Орудия большего калибра используют, почти исключительно, баллиститные пороха. В системах калибром менее 12,7 мм доминируют сферические пороха (за исключением дорогих патронов для снайперского оружия, где очень важно максимально соблюдать закон горения). Кордиты имеют те же сферы применения, что и пироксилиновые пороха, но, в значительно меньшем масштабе. В течение последних 50-60 лет производит постепенное снижение масштабов использования пироксилиновых порохов. Но, в нарезных длинноствольных системах калибром 12,7-30 мм они еще не скоро сдадут свои позиции.