2.3.1. Основные характеристики пороха

Пороха обычно классифицируются по физико-химическим свойствам и баллистическим качествам.

Физико-химические характеристики порохов.

• Количество тепла, выделяемого при сгорании 1 кг пороха и при охлаждении газов до 15ºС (Q дж). Это одна из важнейших характеристик, показывающая запас работы, сосредоточенный в 1 кг пороха. Для пироксилиновых порохов Q=376,83·10⁴ дж, для нитроглицериновых Q=460,57·10⁴ дж. Зная Q, легко найти потенциальную энергию пороха в килограммометрах: П=Q·427 кг·м.

• Объем газов при давлении 760 мм и температуре 0ºС, образовавшихся

при взрыве 1 кг пороха (W дм³/кг). Эта характеристика имеет существенное значение при определении величин давления в канале ствола оружия при выстреле. Для пироксилиновых порохов W=900—970 дм³/кг, для нитроглицериновых несколько менее—800-860 дм³/кг.

• Температура горения (Т), т. е. температура, которую имеют пороховые газы в момент их образования.

Пироксилиновые пороха имеют температуру горения Т=2200ºС-2500ºС, нитроглицериновые – 2700ºС-3200ºС.

Баллистические характеристики порохов.

Баллистическими характеристиками пороха называют величины, от которых зависят максимальное давление и скорость нарастания давления газов в канале ствола.

- «Сила» пороха (f ) – работа, которую могли бы совершить газы при сгорании 1 кг пороха. Наибольшей силой обладают нитроглицериновые пороха — около 11000 ; меньшей — пироксилиновые – около 8000 и еще меньшей — дымные – 3000 [29].

- Скорость горения пороха (u мм/с) при давлении 1 кг/см².

О сновное отличие пороха от бризантных ВВ способность гореть с конечной относительно большой скоростью параллельными или концентрическими слоями. Скорость горения (u) зависит главным образом от давления р и выражается формулой:

где: u – скорость горения пороха (мм/с);

A – коэффициент;

p – давление пороховых газов (кг/см²);

v – показатель степени (для стрелкового оружия больше единицы, для артиллерийских систем меньше единицы).

Для пироксилиновых порохов u=0,06-0,09 мм/с; для нитроглицериновых u=0,08—0,15 мм/с при давлении р=1кг/см². При увеличении давления скорость горения возрастает примерно пропорционально давлению. Так, при давлении в 2000 кг/см² для пироксилиновых порохов u=0,09·2000=180 мм/с.

При применении уравнения состояния в области внутренней баллисти-

ки необходимо учитывать объем молекул газов, выделяемых при сгорании

1 кг пороха, обозначенный α_к (коволюм). Конкретный объем выделяемых газов выражается, следовательно, как α_к·m и далее вычитается из общего объема V, т.е. появляется уточненное уравнение состояния для внутренней баллистики:

p(V-α_к·m)=mRT,

где: Т – температура газов (ºК);

R - метрический размер пороха.

Чтобы получить α_к, принята следующая зависимость для бездымных пироксилиновых порохов,

α_к = (1381-0,557·Q_ω)·10ˉ³,

где Qω = 775 дм³/кг (из таб. 1.2 средних значений физико-химических характеристик порохов [35]).

Введем это значение в формулу

α_к = (1381-0,557·Q_ω)·10ˉ³=(1381-0,557·775дм³/кг)·10ˉ³=0,949 дм³/кг.

Величины f и α_к (см. табл. 1) определяются экспериментальным путем при подрыве манометрических бомб* с различной плотностью зарядов.

Приведенные выше, а также некоторые другие характеристики порохов дают возможность производить расчеты, связанные с конструированием оружия (определение величины заряда, длины и толщины стенок ствола) и решением задач энергетических характеристик порохов внутренней баллистики.

Таблица 1.

Значение α_к и f для некоторых порохов.

ПОРОХ	αк м³/кг	f Дж/кг
Черный порох	0,5·10ˉ³	(28…30)·10^4
Нитроцеллюлозный	(0,9…1.1) ·10ˉ³	(84…105)·10^4
Нитроглицериновый	(0,75…0,85)·10ˉ³	(90…120)·10^4
Дигликолевый	1·10ˉ³	100,5·10^4