Изобретение пороха в Китае и его эволюция в Европе

История

Предыстория появления пороха

Ученые умы долго дискутировали о времени его создания. Кто-то утверждал, что он был изобретен в странах Азии, а другие наоборот не соглашаются, и доказывают обратное, что порох был изобретен в Европе, а оттуда попал в Азию.

Все сходятся во мнении, что родиной пороха является Китай.

Имеющиеся рукописи говорят, о шумных праздниках, которые проводились в Поднебесной с очень громкими взрывами, которые не были привычны европейцам. Конечно это был не порох, а семена бамбуков, которые при нагреве лопались с сильным шумом. Такие взрывы, заставили задуматься тибетских монахов о практическом применении подобных вещей.

История изобретения

Сейчас уже нет возможности с точностью до года определить время изобретения китайцами пороха, однако по дошедшим до нынешних времен рукописям, есть мнение, что в середине VI века жители Поднебесной знали и компоновке веществ, с помощью которых можно получить огонь с ярким пламенем. Дальше всех в направлении изобретения пороха продвинулись даосисткие монахи, которые и в конце концов изобрели порох.

Благодаря найденному труду монахов, который был датирован IX веком, где приведены перечни всех неких «эликсиров» и как их применять.

Большое внимание было обращено на текст, где указывалось на приготовленный состав, который неожиданно возгорался прямо после изготовления и причинял ожоги монахам.

Если сразу не потушить огонь, до дотла сгорал дом алхимика.

Благодаря вот таким сведениям были закончены дискуссии о месте и времени изобретения пороха. Ну надо сказать, что после изобретения пороха, он всего лишь горел, но не взрывался.

Смотрите также статью Наручники их описание и характеристики

Первый состав пороха

Состав пороха требовал точного соотношения всех составляющих. Для определения всех долей и составляющих монахам потребовался еще не один год. В итоге была получена смесь, получившая имя «огненное зелье». В состав зелья входили молекулы угля, серы и селитры. В природе селитры очень мало, за исключением территорий Китая, где селитра может находиться прямо на поверхности земли слоем в несколько сантиметров.

Компоненты пороха:

Мирное применение пороха в Китае

В первое время изобретения пороха он в основном применялся в виде различных шумовых эффектов или для красочных «салютов» во время увеселительных мероприятий. Однако местные мудрецы понимали, что возможно и боевое применение пороха.

Китай в те далекие времена постоянно находился в состоянии войны с окружавшими его кочевниками, а изобретение пороха было на руку военным начальникам.

Порох: первое применение китайцами в военных целях

Имеются рукописи китайских монахов, где утверждается о применении «огненного зелья» в военных целях. Китайские военные окружили кочевников и заманили в горную местность, где были заранее установлены пороховые заряды и подожжены после похода противника.

Сильные взрывы парализовали кочевников, те бежали с позором.

Поняв, что такое порох, и, осознав его возможности, императоры Китая поддерживали изготовление оружия с применением огненной смеси, это и катапульты, пороховые шары, различные снаряды. Благодаря применению пороха, войска китайских командиров не знали поражений и повсеместно обращали врага в бегство.

Китайский военный

Порох покидает Китай: арабы и монголы начинают изготавливать порох

По дошедшим сведениям, примерно в XIII веке, сведения о составе и пропорциях для изготовления пороха были получены арабами, как это было сделано, нет точных сведений. По одному из преданий, арабы вырезали всех монахов монастыря и получили трактат. В том же веке арабы смогли построить пушку, позволяющую стрелять снарядами из пороха.

«Греческий огонь»: византийский порох

Применение пороха арабами
Далее от арабов сведения о порохе, его составе в Византию. Чуть изменив состав качественно и количественно был получен рецепт, который получил название «греческий огонь». Первые же испытания этой смеси не заставили себя ждать.

При обороне города были применены пушки, заряженные греческим огнем. В итоге все корабли были уничтожены огнем. До наших времен не дошли точные сведения о составе «греческого огня», но предположительно были применены — сера, нефть, селитра, смола и масла.

Порох в Европе: кто изобрел?

Долгое время виновником появления пороха в Европе считался Роджер Бэкон. В середине тринадцатого века он стал первым европейцем, описавшем в книге все рецепты изготовления пороха. Но книга была зашифрована, и воспользоваться ею не представлялось возможным.

Бертольд Шварц

Если вы хотите знать, кто изобрел порох в Европе, то ответом на ваш вопрос будет история Бертольда Шварца. Он являлся монахом и занимался алхимией на благо своего Ордена францисканцев. В начале четырнадцатого века он работал над определением пропорций вещества из угля, серы и селитры. После долгих опытов ему удалось растереть в ступке нужные компоненты в пропорции, достаточной для взрыва.

Взрывная волна чуть не отправила монаха на тот свет.

Смотрите также статью Лазерная световая указка и её характеристика

Изобретение положило начало эры огнестрельного оружия.

Первую модель «стреляющей ступки» разработал все тот же Шварц, за что и был посажен в тюрьму в целях неразглашения тайны. Но монаха выкрали и тайно перевезли в Германию, где он продолжил свои опыты по усовершенствованию огнестрельного оружия.

Чем закончил свою жизнь пытливый монах, до сих пор неизвестно. По одной из версий, он был взорван на бочке с порохом, по другой, благополучно умер в весьма преклонном возрасте. Как бы то ни было, но порох подарил европейцам большие возможности, которыми они не преминули воспользоваться.

Появление пороха на Руси

Нет точного ответа о происхождении пороха на Руси. Есть множество историй, но самой правдоподобной считается – что состав пороха был предоставлен византийцами. Впервые порох был применен в огнестрельном орудии при защите Москвы от набега войск Золотой орды. Такое ружье не выводило из строя живую силу противника, но позволяло пугать лошадей и сеять панику в рядах Золотой Орды.

Тюфяк

Рецепт бездымного пороха: кто изобрел?

Изобретатель пороха, Альфред Нобель
Приближаясь к более современным векам, скажем, что XIX век – это время усовершенствования пороха. Одним из интересных усовершенствований считается изобретение французом Вьелем пироксилинового пороха, обладающего твердой структурой. Его первое применение было оценено по достоинству представителями оборонного ведомства.

Суть в том, что порох горел без дыма, не оставляя следов.

Чуть позже изобретатель Альфред Нобель заявил о возможности применения нитроглицеринового пороха при производстве снарядов. После этих изобретений порох только совершенствовался и улучшались его характеристики.

Битва при Креси

Первые бомбарды (прототип пушек) были применены в 1346 году армией английского короля Эдуарда III, в битве при Креси. Французам было нанесено сокрушительное поражение, соотношение потерь у сторон было 1 к 28! Но справедливости ради упомянем, что победой англичане обязаны стоявшим у них на вооружении длинным лукам, значительно превосходившим по своим боевым качествам арбалеты генуэзцев, бывших союзниками у французов. Бомбарды же довершили разгром, сея ужас и хаос в рядах противника. Лошади французских рыцарей сильно пугались грохота и становились неуправляемыми. Англичане же сражались в пешем строю.

Битва при Креси

Сражение ознаменовало начало конца для господства тяжёлой конницы на поле боя.

Виды пороха

В классификации применяются следующие виды пороха:

• смесевые (так называемый порох дымный (черный порох));
• нитроцеллюлозные (соответственно, бездымный).

Для многих может быть будет открытием, но твердое ракетное топливо, применяемое в космических аппаратах и ракетных двигателях, есть ни что иное, как самый мощный порох. Нитроцеллюлозные пороха состоят из нитроцеллюлозы и пластификатора. Помимо этих частей, в смесь размешивают разные добавки.

Большое значение имеют условия хранения пороха. В случае нахождения пороха больше возможного срока хранения или несоблюдения технологических условий хранения возможно необратимый химический распад и ухудшение его свойств. Поэтому хранение имеет большое значение в жизни пороха, в противном случае возможен взрыв.

Порох дымный (чёрный)

Дымный порох производится на территории Российской Федерации в соответствии с требованиями ГОСТ-1028-79.

В нынешнее время изготовление дымных, или чёрных пороха регламентируется и соответствует нормативным требованиям и правилам.

Марки, какой бывает порох, подразделяются на:

• зернистый;
• пороховая пудра.

Состоит черный порох из калия нитрата, серы и древесного угля.

• нитрат калия окисляет, позволяет гореть с быстрой скоростью.
• древесный уголь — это горючее (который окисляется нитратом калия).
• сера — составляющая, которая необходима для обеспечения поджига. Требования к пропорциям марок черного пороха в разных странах разные, но отличия не большие.

Дымный порох в «работе»
Форма зернистых марок пороха после изготовления напоминает зерно. Производство составляет пять этапов:

1. Измельчение до состояния пудры;
2. Перемешивание;
3. Прессуются по дискам;
4. Происходит дробление по зернам;
5. Полируется зерна.

Самые лучшие сорта пороха горят лучше, если все составляющие измельчены полностью и тщательно перемешаны, даже важна выходная форма гранул. Эффективность горения дымного пороха во многом связана с тонкостью измельчения компонентов, полнотой смешения и формой зёрен в готовом виде.

Сорта дымных порохов (% состав KNO3, S, C.):

• шнуровой (для огнепроводных шнуров) (77 %, 12 %, 11 %);
• ружейный (для воспламенителей к зарядам из нитроцеллюлозных порохов и смесевых твёрдых топлив, а также для вышибных зарядов в зажигательных и осветительных снарядах);
• крупнозернистый (для воспламенителей);
• медленногорящий (для усилителей и замедлителей в трубках и взрывателях);
• минный (для взрывных работ) (75 %, 10 %, 15 %);
• охотничий (76 %, 9 %, 15 %);
• спортивный.

При обращении с черным порохом нужно соблюдать меры предосторожности и держать порох вдали от открытого источника огня, так как он легко возгорается, для этого достаточно вспышки при температуре 290-300 °C.

Предъявляются высокие требования к упаковке. Она должна быть герметичной и дымный порох должен храниться в отдельности от остальных. Очень требователен к содержанию влаги. В случае наличия влаги более 2,2 % данный порох очень трудно воспламеняется.

До начала XX века дымный порох был изобретен для использования при стрельбе из оружия и в различных метательных гранатах. Сейчас применяется в производстве фейерверков.

Действие наркотика

Составляющие компоненты наркотика порох действуют на физическое состояние и на психику человека. Опьянение начинается уже спустя 15 минут после введения наркотического препарата.

Сначала наркозависимый ощущает приятное расслабление и тепло по всему телу. Человек испытывает эйфорию, во время которой все его проблемы отступают на второй план. Спустя 15-20 минут наступает вторая фаза: наркоман ощущает прилив энергии, поэтому он много говорит и суетливо двигается.

У людей, находящихся под действием этого наркотика, наблюдаются скачки артериального давления и расширяются зрачки. Из-за усиления бесполезной двигательной активности наркоман может приниматься за какое-либо дело, но затем бросает его и начинает другое. Его речь становится несвязной и спутанной, усиливается половое влечение.

Наркотик порох оказывает выраженный стимулирующий эффект и приводит к усилению выработки дофамина и норадреналина. По причине ускорения обменных процессов у человека пропадает аппетит и нарушается сон. На фоне регулярного приема этого вещества наступает физическое истощение и появляются психические нарушения. Порох достаточно быстро распространяется по всем органам и тканям, а при внутривенном введении попадает за считанные секунды в мозг. В крови этот наркотик может задерживаться до 8-12 часов и затем выводится через почки, что очень плохо отражается на их состоянии.

Зависимость от наркотиков?

Получите консультацию прямо сейчас

Разновидности пороха

Алюминиевый порох

Алюминиевые сорта пороха нашли свое использование в пиротехнической промышленности. В основе лежат, доведённые до состояния пудры и перемешанные между собой, нитрат калия/натрия (нужен как — окислитель), алюминиевая пудра (это горючее) и сера. Благодаря большому выделение света при горении и быстроты горения используется в разрывных элементах и флеш-составах (производящих вспышку).

Пропорции (селитра: алюминий: сера):

• яркая вспышка — 57:28:15;
• взрыв — 50:25:25.

Порох не боится влаги, не меняет сыпучесть, но можно сильно испачкаться.

Алюминиевый порох

Классификация порохов

Это бездымный порох, который был разработан уже в современности. В отличие от черного пороха, у нитроцеллюлозного высокий коэффициент полезного действия. И нет дыма, который может выдать стрелка.

В свою очередь нитроцеллюлозные пороха из-за сложности состава и широкого применения можно разделить на:

1. пироксилиновые;
2. баллиститные;
3. кордитные.

Бездымный порох – это порох, который применяется в современных видах оружия, различных изделия для подрыва. Он используется как детонатор.

Смотрите также статью Современное химическое оружие и его разновидности

Пироксилиновые

В состав пироксилиновых порохов обычно входит 91-96 % пироксилина, 1,2-5 % летучих веществ (спирт, эфир и вода), 1,0-1,5 % стабилизатора (дифениламин, централит) для увеличения стойкости при хранении, 2-6 % флегматизатора для замедления горения наружных слоев пороховых зёрен и 0,2-0,3 % графита в качестве добавок.

Пироксилиновые пороха производятся в форме пластинок, лент, колец, трубок и зёрен с одним или несколькими каналами; основное использование – это пистолеты, автоматы, пушки, минометы.

Изготовление таких порохов состоит из этапов:

• Растворение (пластификацию) пироксилина;
• Прессование состава;
• Вырезать из массы с различными формами элементов пороха;
• Удаление растворителя.

Пироксилин

Баллиститные

Баллистистные пороха – это пороха искусственного происхождения. Наибольший процент имеют такие компоненты как:

• нитроцеллюлоза;
• неудаляемый пластификатор.

Смотрите также статью Что такое плеть и её история

Из-за наличия именно 2-х составляющих, этот вид пороха специалисты именуют 2-основными.

При наличии изменений процента в содержании пороха пластификатора они подразделяются на:

1. нитроглицериновые;
2. дигликолевые.

Структура состава баллиститных порохов такова:

• 40-60 % коллоксилина (нитроцеллюлоза с содержанием азота менее 12,2 %);
• 30-55 % нитроглицерина (нитроглицериновые пороха) или диэтиленгликольдинитрата (дигликолевые пороха) либо их смеси;

Также входят различные составляющие, которые имеют небольшой процент содержания, но они крайне важны:

• динитротолуол – необходим, чтобы иметь возможность контролировать температуру горения;
• стабилизаторы (дифениламин, централит);
• вазелиновое масло, камфора и другие добавки;
• также в баллиститные пороха могут вводить мелкодисперсный металл (сплав алюминия с магнием) для повышения температуры и энергии продуктов сгорания, такие пороха называют металлизированными.

Непрерывная технологическая схема изготовления пороховой массы высокоэнергетических баллистических порохов

1 – ажитатор; 2 – массонасос; 3 – объемно-импульсный дозатор;4 – дозатор сыпучих компонентов; 5 – расходная емкость; 6 – расходный бак; 7 – шестеренный насос; 8 – АПР; 9 – инжектор; 10 – контейнер; 11 – пассиватор; 12 – гидрофобизатор; 13 – растворитель; 14 – смеситель; 15 – промежуточный смеситель; 16 – смеситель общих партий

Внешний вид изготовленного пороха имеет вид трубок, шашек, пластин, колец и лент. Порох применяются в военных целях, и по своему направлению применения они делятся:

• ракетные (для зарядов к ракетным двигателям и газогенераторам);
• артиллерийские (для метательных зарядов к артиллерийским орудиям);
• миномётные (для метательных зарядов к миномётам).

Смотрите также статью Казачья шашка и история возникновения

По сравнению с пироксилиновыми баллиститные пороха отличаются меньшей гигроскопичностью, большей быстротой изготовления, возможностью получения крупных зарядов (до 0,8 метра в диаметре), высокой механической прочностью и гибкостью за счёт использования пластификатора.

К недостаткам баллиститных порохов по сравнению с пироксилиновыми специалисты относят:

1. Большая опасность в производстве, обусловленная наличием в их составе мощного взрывчатого вещества — нитроглицерина, очень чувствительного к внешним воздействиям, а также невозможность получить заряды диаметром больше 0,8 м, в отличие от смесевых порохов на основе синтетических полимеров;
2. Сложность технологического процесса производства баллиститных порохов, который предусматривает смешение компонентов в тёплой воде в целях их равномерного распределения, отжимку воды и многократное вальцевание на горячих вальцах. При этом удаляется вода и происходит пластификация нитрата целлюлозы, который приобретает вид роговидного полотна. Далее порох выпрессовывают через матрицы или прокатывают в тонкие листы и режут.

Кордитные

Кордитные пороха содержат высокоазотный пироксилин, удаляемый (спирто-эфирная смесь, ацетон) и неудаляемый (нитроглицерин) пластификатор. Это приближает технологию производства данных порохов к производству пироксилиновых порохов.

Преимущество кордитов — большая мощность, однако они вызывают повышенный разгар стволов из-за более высокой температуры продуктов сгорания.

Кордит

Твёрдое ракетное топливо

Смесевый порох на основе синтетических полимеров (твёрдое ракетное топливо) содержит примерно:

• 50-60 % окислителя, как правило перхлората аммония;
• 10-20 % пластифицированного полимерного связующего;
• 10-20 % мелкодисперсного порошка алюминия и другие добавки.

Это направление пороходелания впервые появилось в Германии в 30-40-е годы XX века, после окончания войны активной разработкой таких топлив занялись в США, а в начале 50-х годов — и в СССР. Главными преимуществами перед баллиститным порохом, привлёкшими к ним большое внимание, явились:

• высокая удельная тяга ракетных двигателей на таком топливе;
• возможность создавать заряды любой формы и размеров;
• высокие деформационные и механические свойства композиций;
• возможность регулировать скорость горения в широких пределах.

Эти свойства пороха позволили создавать стратегические ракеты с дальностью действия более 10 000 км. На баллиститных порохах С. П. Королёву вместе с пороходелами удалось создать ракету с предельной дальностью действия 2 000 км.

Но у смесевых твёрдых топлив есть значительные недостатки по сравнению с нитроцелюлозными порохами: очень высокая стоимость их изготовления, длительность цикла производства зарядов (до нескольких месяцев), сложность утилизации, выделение соляной кислоты в атмосферу при горении перхлората аммония.

Новый порох — твердое ракетное топливо.

Примечания

1. Объекты военные — Радиокомпас / [под общ. ред. Н. В. Огаркова]. — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — С. 456. — (Советская военная энциклопедия : [в 8 т.] ; 1976—1980, т. 6).
2. Buchanan. «Editor’s Introduction: Setting the Context», in Buchanan, 2006.
3. Joseph Needham.
   Science amd Civilisation in China. — Cambridge University Press, 1974. — Vol. V:7. — P. 97.
4. Цитата из этой книги: 強燒之，紫青煙起，仍成灰。不停沸如朴硝，雲是真硝石也。См. в разделе «硝石» электронной версии книги «本草經集注»
5. ↑ 12
   Chase 2003:31–32
6. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb
   , Cambridge University Press, с. 32, ISBN 978-0-521-60954-8
7. Kelly 2004:4
8. The Big Book of Trivia Fun
   , Kidsbooks, 2004
9. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb
   , Cambridge University Press, с. 18, ISBN 978-0-521-60954-8
10. Needham, 1986, p. 7 «Without doubt it was in the previous century, around +850, that the early alchemical experiments on the constituents of gunpowder, with its self-contained oxygen, reached their climax in the appearance of the mixture itself.»
11. Buchanan, 2006, p. 2 «With its ninth century AD origins in China, the knowledge of gunpowder emerged from the search by alchemists for the secrets of life, to filter through the channels of Middle Eastern culture, and take root in Europe with consequences that form the context of the studies in this volume.»
12. Needham, Volume 5, Part 7, 83
13. Chase 2003:1 «The earliest known formula for gunpowder can be found in a Chinese work dating probably from the 800s. The Chinese wasted little time in applying it to warfare, and they produced a variety of gunpowder weapons, including flamethrowers, rockets, bombs, and land mines, before inventing firearms.»
14. Ebrey, 138.
15. Chase 2003:31
16. Peter Allan Lorge (2008), The Asian military revolution: from gunpowder to the bomb
    , Cambridge University Press, сс. 33–34, ISBN 978-0-521-60954-8
17. Buchanan (2006), p. 2
18. Jack Kelly Gunpowder: Alchemy, Bombards, and Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World, Perseus Books Group: 2005. — pp. 2-5. ISBN 0-465-03722-4, 9780465037223
19. Jack Kelly Gunpowder: Alchemy, Bombards, and Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World
    , Perseus Books Group: 2005, ISBN 0-465-03722-4, ISBN 978-0-465-03722-3: 272 pages
20. St. C. Easton: «Roger Bacon and his Search for a Universal Science», Oxford (1962)

Горение пороха и его регулирование

Горение параллельными слоями, не переходящее во взрыв, обусловливается передачей тепла от слоя к слою и достигается изготовлением достаточно монолитных пороховых элементов, лишённых трещин.

Скорость горения порохов зависит от давления по степенному закону, увеличиваясь с ростом давления, поэтому не стоит ориентироваться на скорость сгорания пороха при атмосферном давлении, оценивая его характеристики.

Регулирование скорости горения порохов — очень сложная задача и решается использованием в составе порохов различных катализаторов горения. Горение параллельными слоями позволяет регулировать скорость газообразования.

Газообразование пороха зависит от величины поверхности заряда и скорости его горения.

Горение пороха

Величина поверхности пороховых элементов определяется их формой, геометрическими размерами и может в процессе горения увеличиваться или уменьшаться. Такое горение называется соответственно прогрессивным или дигрессивным.

Для получения постоянной скорости газообразования или её изменения по определённому закону отдельные участки зарядов (например, ракетных) покрывают слоем негорючих материалов (бронировкой).

Скорость горения порохов зависит от их состава, начальной температуры и давления.

Характеристики пороха

В основе характеристик пороха лежат такие параметры, как:

• теплота горения Q — количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 килограмма пороха;
• объём газообразных продуктов V, выделяемых при сгорании 1 килограмма пороха (определяется после приведения газов к нормальным условиям);
• температура газов Т, определяемая при сгорании пороха в условиях постоянного объёма и отсутствия тепловых потерь;
• плотность пороха ρ;
• сила пороха f — работа, которую мог бы совершить 1 килограмм пороховых газов, расширяясь при нагревании на Т градусов при нормальном атмосферном давлении.

Характеристики нитропорохов