По́рох — тверда система, яка містить органічні і неорганічні сполуки, здатні стійко (без переходу у детонацію) горіти у широкому інтервалі зовнішнього тиску (0,1—1000 МПа), виділяючи велику кількість газів з температурою 1200—3700 °С. Розрізняють передусім димні та бездимні порохи.
На відміну від бризантних вибухових речовин порох дефлагрує, а не детонує, тобто його горіння поширюється зі швидкістю, меншою від швидкості звуку. При цьому виділяється достатньо газів, щоб створений тиск виштовхнув кулю чи снаряд із ствола вогнепальної зброї, але недостатньо, щоб розірвати його. До середини 19 ст. порох використовувався також у снарядах і для вибухових робіт, однак надалі поступився сучаснішим вибуховим речовинам.
Загальна інформація Горіння протікає паралельними шарами в напрямку, перпендикулярному поверхні. Розрізняють порохи: бездимні (балістичні, безполуменеві, піроксилінові та ін.), димні і мішані. Суміші з деревного вугілля, сірки і нітрату калію називаються димними або чорними порохами (див. димний порох). Останній широко застосовується в гірничій справі для вогнепровідних (бікфордових) шнурів. Використовується для метання снарядів, руху ракет і в інших цілях.
Горіння рівнобіжними шарами, що не переходить у вибух, обумовлюється передачею тепла від шару до шару і досягається виготовленням досить монолітних порохових елементів, позбавлених тріщин. Оскільки можливість проникнення продуктів горіння усередину речовини виключена, горіння пороху стійке при великих зовнішніх тисках. Горіння рівнобіжними шарами дозволяє регулювати швидкість газоутворення. Газоутворення пороху залежить від величини поверхні заряду і швидкості його горіння.
Величина поверхні порохових елементів визначається їхньою формою, геометричними розмірами і може в процесі горіння збільшуватися або зменшуватися. Таке горіння називається відповідно прогресивним або дегресивним. Для одержання постійної швидкості газоутворення або її змін за визначеним законом окремі ділянки зарядів (наприклад, ракетних) покривають шаром непальних матеріалів (бронюванням). Швидкість горіння пороху залежить від їхнього складу, початкової температури і тиску.
Порох — багатокомпонентна тверда вибухова суміш, здатна до закономірного горіння паралельними шарами без доступу кисню ззовні з виділенням великої кількості теплової енергії й газоподібних продуктів, використовуваних для метання снарядів, руху ракет та в інших цілях.
Історія
Першим представником вибухових речовин був димний порох — механічна суміш калієвої селітри, вугілля й сірки, зазвичай у співвідношенні 15:3:2. Існує стійка думка, що подібні суміші з'явилися ще в стародавності й застосовувалися головним чином як запальні й руйнівні засоби. Однак матеріальних або надійних документальних підтверджень цього не знайдено. У природі родовища селітри зустрічаються доволі рідко.
Існують стійкі численні думки, що порох був винайдений у Китаї. До середини першого століття нашої ери селітра була відома в Китаї і є переконливі докази використання селітри й сірки в різних комбінаціях в основному для готування ліківBuchanan. «Editor's Introduction: Setting the Context», in .. Китайський алхімічний текст, датований 492 роком, описує практичний і надійний спосіб відрізнити калійну селітру від інших неорганічних солей, яка служить алхімікам для оцінки й порівняння методів очищення — при спалюванні селітри утвориться фіолетове полум'я. Древні арабські й латинські способи очищення селітри опубліковані після 1 200 року. Перше згадування про суміш, що нагадує порох, з'явилося в Taishang Shengzu Danjing Mijue по Qing Xuzi (близько 808 року) — описується процес змішування шести частин сірки, шести частин селітри на одну частину Aristolochia (трави, що забезпечувала суміш вуглецем). Першим описом запальних властивостей таких сумішей є Zhenyuan miaodao yaolüe — даоський текст попередньо датований серединою IX-го століття нашої ери: «Деякі нагрівали разом сірку, реальгар і селітру з медом — у результаті виникали дим й полум'я, так що їхні руки й обличчя були спалені, і навіть весь будинок, де вони працювали, вигорав». Китайське слово порох (від 火药/火药; піньінь: Хо Яо / xuou yɑʊ /, що буквально означає «Вогонь медицини») увійшло у вживання через кілька століть після відкриття суміші. Таким чином у IX-му столітті даоські ченці й алхіміки в пошуках еліксиру безсмертя по випадковості наткнулися на порох «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.» «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.». Найбільш давній опис такої речовини (682 р.) міститься у «Безцінних рецептах» китайського алхіміка Сунь Симяо. Писемні свідоцтва застосування пороху у військових діях походять із китайських джерел на межі I та II тисячоліть нашої ери. У 1044 р. у Китаї вийшов трактат Цинь Кунлі «Основи військової справи», що містив рекомендації до застосування пороху. Незабаром китайці застосували порох для розвитку зброї: у наступні століття вони робили різні види порохової зброї, включаючи вогнеметиNeedham, Volume 5, Part 7, 83, ракети, бомби, примітивні гранати та міни, перш ніж була винайдено вогнепальна зброя, що використовує енергію пороху власне для метання снарядів «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.».
Уцзин цзун'яо () — китайський військовий трактат, створений в 1044 році при династії Північна Сун, складений відомими вченими Цзен Гунлян, Дин Ду і Ян Вейде праця є першим у світі манускриптом, у якому наведені рецепти пороху, дає опис різних сумішей, в склад яких включені продукти нафтохімії, а також часник й медEbrey, 138.. Серед іншого згадуються способи вповільнення горіння пороху для створення феєрверків і ракет — якщо суміш не містить достатнього для створення вибуху кількості селітри (максимальна кількість селітри зменшується на 50 %), то вона просто горить. Разом із тим «Зібрання найбільш важливих воєнних методів» написано чиновником у часи династії Сун і немає достатніх свідчень того, що він мав безпосереднє відношення до воєнних дій. Також немає ніяких згадувань застосування (використання) пороху в літописах, що описує війни Китаю проти тангутів в XI-му столітті. Уперше досвід застосування вогненного списа згадується при описі облоги De'an в 1132 році.
На сьогоднішній день прийнятий основний науковий консенсус про те, що порох був винайдений у Китаї й потім поширився по Близькому Сходу, а пізніше потрапив в ЄвропуBuchanan (2006), p. 2. Можливо, це було зроблено в IX-му столітті, коли алхіміки шукали еліксир безсмертя. Його поява привела до винаходу феєрверків і ранніх зразків вогнепальної зброї. Поширення пороху в Азії з Китаю в значній мірі приписується монголам. Гіпотетично, порох потрапив у Європу через кілька столітьJack Kelly Gunpowder: Alchemy, Bombards, and Pyrotechnics: The History of the Explosive that Changed the World, Perseus Books Group: 2005. — pp. 2-5. ISBN 0465037224, 9780465037223. Однак існують суперечки, про те наскільки китайський досвід застосування пороху в бойових діях вплинув на пізні досягнення на Близькому Сході й у країнах ЄвропиJack 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 pagesSt. C. Easton: «Roger Bacon and his Search for a Universal Science», Oxford (1962).
Виготовлення калієвої селітри вимагає розроблених технологічних прийомів, які з'явилися лише з розвитком хімії в XV—XVI століттях й одержанням Глаубером азотної кислоти в 1625 році. Виготовлення вуглецевих матеріалів з високорозвиненою питомою поверхнею типу деревних вугіль також вимагає розвиненої технології, що з'явилася лише з розвитком металургії заліза. Найбільш імовірним є використання різних природних селітромістких сумішей з органікою, що володіють властивостями, які властиві піротехнічним сполукам. Одним з винахідників пороху прийнято вважати ченця Бертольда Шварца.
Метальна властивість димного пороху була відкрита значно пізніше й послужила поштовхом до розвитку вогнепальної зброї. В Європі відомий із середини XIV століття; до середини XIX століття залишався єдиною речовиною для вибухових бомб і до кінця XIX століття — метальним засобом.
Із винаходом нітроцелюлозних порохів, а потім й індивідуальних потужних вибухових речовин, димний порох значною мірою втратив своє значення.
Уперше піроксиліновий порох був отриманий у Франції П. В'єлем у 1884, баліститний порох — в Швеції Альфредом Нобелем у 1888, кордитний порох — у Великій Британії наприкінці XIX століття.
У 30-х роках XX ст. в СРСР уперше були створені заряди з баліститного пороху для реактивних снарядів, що успішно застосовувалися військами в період німецько-радянської війни (реактивні системи залпового вогню). Сумішеві порохи для ракетних двигунів були розроблені наприкінці 1940-х років.
В 30‑х роках, поряд зі створенням баліститного пороху, радянські зброярі перейшли на технологію виготовлення пороху з квіту бавовнику, а саме, застосування нітроцелюлози — займистої речовини, яку отримували, заливши сумішшю кислот очищений вміст коробочок цієї рослини. Для виготовлення тонни пороху потрібно було пів тонни бавовни. Основним підприємством з виробництва пороху з нітроцелюлози було підприємство на території сучасної України. Більш того, за даними ЦРУ, у 1950 році в Україні під бавовну віддали 100 тис. га посівних площВибухові врожаї. Навіщо ЦРУ збирало дані про вирощування бавовника в Україні в 1950-х роках і тримало їх засекрекреченими. 21.10.2024, 00:39.
Подальше вдосконалювання порохів ведеться в напрямку створення нових рецептур, порохів спеціального призначення й поліпшення їхніх основних характеристик.
Види порохів Розрізняють два види пороху: сумішеві (у тому числі найпоширеніший — димний, або чорний порох) і нітроцелюлозні (т. зв. бездимні). Порох, застосовуваний в ракетних двигунах, називається твердими ракетними паливами. Основу нітроцелюлозних порохів становлять нітроцелюлоза й пластифікатор. Крім основних компонентів цей порох містить різні добавки.
Порох є вибуховою речовиною метальної дії. При відповідній умові ініціювання порох здатен до детонації аналогічно бризантним вибуховим речовинам, завдяки чому димний порох довгий час застосовували як бризантну вибухову речовину. При тривалому зберіганні більше встановленого для цього пороху строку або при зберіганні в неналежних умовах відбуваються хімічне розкладання компонентів пороху й зміна його експлуатаційних характеристик (режиму горіння, механічних характеристик ракетних шашок й ін.). Експлуатація й навіть зберігання таких порохів украй небезпечні й можуть призвести до вибуху.
Сумішевий порох
Димний (чорний) порох
Сучасні димні, або чорні порохи виробляються за суворими нормативами і точними технологіями. Всі марки чорного пороху діляться на зернисті і порохову пудру (т. зв. порохова м'якоть, ПМ). Основними компонентами димного пороху є калію нітрат, сірка й деревне вугілля; нітрат калію є окислювачем (сприяє швидкому горінню), деревне вугілля пальним (окислюваним окислювачем), а сірка додатковим компонентом (також як і вугілля будучи паливом у реакції, вона через невисоку температуру запалення поліпшує спалахуваність). У багатьох країнах пропорції, установлені нормативами, трохи відрізняються, але загальна формула не змінювалася вже століттями і прийнята в таких пропорціях: 75 % KNO3 (калієва селітра) 15 % C (деревне вугілля) і 10 % S (сірка).