§ 39. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ГОРЕНИЕ
ПОРОХА В ТРУБКАХ
1. Механизм горения. Для трубочного пороха, запрессованного в
дистанционные кольца, под атмосферным давлением характерна способность к
интенсивному и закономерному горению параллельными слоями. При этом
передача тепла от вступившего в реакцию слоя соседнему происходит за
счет накаленных твердых шлаков, вообще обильных в дымном порохе.
Характерно, что при замене в трубочном составе угля измельченным порохом
коллоидного типа (пироксилиновым или нитроглицериновым) происходит или
полное затухание горения или оно протекает чрезвычайно вяло. Это
объясняется тем, что носителями тепла в этом случае являются
газообразные продукты разложения бездымного пороха, легко преодолевающие
атмосферное давление и быстро уходящие из сферы реакции, не успев
создать необходимые условия для быстрого и безотказного воспламенения
близлежащих слоев порохового состава.
Вот почему дымный порох, бесповоротно вытесненный из ряда других
областей военной техники, прочно удерживает свое место в качестве
трубочного состава.
2. Факторы, влияющие на безотказность горения. В предыдущем параграфе мы
указали на те требования, которым должен удовлетворять трубочный порох.
Если выполнение первого требования (о точном соответствии отдельных
партий заданному времени горения) полностью зависит от производственных
условий, то достижение остальных связано, с одной стороны, с подбором
пороха определенных физико-химических качеств, а с другой, —с хорошим
конструктивным оформлением дистанционной трубки. Порох и конструкция
должны парализовать, по крайней мере хотя бы частично, отрицательное
влияние внешних факторов. Так,, на безотказность горения (незатухаемость)
трубочных составов влияют следующие внешние факторы: резкое падение
плотности и температуры воздуха
в верхних слоях атмосферы, особенно сказывающееся
при зенитной стрельбе; разрежение, усиливающееся внутри дистанционной
трубки в верхних слоях атмосферы, особенно под влиянием центробежных
сил, вследствие весьма значительной скорости вращательного движения
снаряда (30000 об/мин. и больше).
Многочисленные испытания показали, что одной из основных причин
затухания пороха в дистанционных трубках является именно сильное падение
атмосферного давления при стрельбе в зенит. Это падение параллельно с
понижением температуры может быть охарактеризовано следующими данными
(табл. 60).
Замечено, что при падении давления ниже 300 мм рт. ст. большинство
трубочных составов обнаруживают явную склонность к затуханию.
Это подтверждают как старые опыты Сен-Робера (1865 г.) и Кастана (1872
г.), так и новейшие изыскания Вольфа. (1917 г.), Бэрстоу и Фуллера (1920
г.) и некоторые другие (см. также § 33, п. 2).
При испытании ими дистанционных трубок на ротационном приборе было
установлено, что по мере повышения вакуума в приборе и его вращательной
скорости, рассеивание трубок заметно возрастает, а скорость горения
постепенно уменьшается с тенденцией к затуханию пороха при некотором
критическом давлении, которое для каждого состава является величиной
более или менее определенной.
С другой стороны, при малых углах возвышения вследствие достаточной
плотности воздуха и большой скорости поступательного движения снаряда
воздух в трубку «задувается», и она оказывается под повышенным давлением
(6—7 am); в этом случае дистанционный состав сгорает соответственно
быстрее.
Что же касается влияния температуры воздуха на скорость горения, то ее
изменения, как и следовало ожидать, сказываются в том же направлении,
что и для давления, а именно— с падением температуры скорость горения
состава снижается.
Исходя из механизма горения трубочного пороха,
можно заключить, что важнейшими условиями интенсивного безотказного его
горения являются: наличие высокой температуры горения пороха при
относительно низкой температуре его воспламенения и достаточное
количество твердых продуктов сгорания, остающихся в сфере реакции и
играющих роль аккумуляторов тепла.
Таким образом выбором пороха с наиболее высокой
температурой горения и низкой температурой воспламенения при большом
количестве твердых продуктов разложения мы можем приблизиться к решению
задачи о незатухаемости пороха.
В частности, понижение температуры воспламенения может быть достигнуто:
применением в порохе легко воспламеняющегося угля, уменьшением влажности
пороха и уменьшением плотности запрессовки дистанционных колец.
Чем меньше влажность и плотность запрессовки пороха, тем легче он
воспламеняется. Однако следует иметь в виду, что с понижением плотности
запрессовки возрастает рассеивание дистанционных трубок, поэтому
плотность запрессовки пороха в дистанционные кольца приходится держать
высокую: в пределах 1,80 и выше.