3. Состав и разновидности баллиститного пороха и твердого топлива

Баллиститные пороха — это пороха на основе нитратов целлюлозы, пластифицированных нитроэфирами или их сме­сями.

В отличие от пироксилиновых порохов из баллиститных порохов растворитель-пластификатор не удаляется в процессе производства, а остается в пороховых элементах в том же количестве, в каком вводился при дозировке компонентов.

Основу баллиститных порохов составляют нитроцеллюлоза и неудаляемый (труднолетучий) растворитель, поэтому их иногда называют двухосновными. Обычный состав баллиститных порохов включает (табл.2):

• 50–60 % коллоксилина;

• 25–40 % труднолетучего растворителя (нитроглице­рин, нитродигликоль, нитроксилитан либо их смеси);

• стабилизаторы химической стойкости;

• охлаждающие добавки и дополнительные пластификаторы;

• технологические добавки;

• влагу.

Таблица 2. Компонентный состав баллиститных порохов и ракетных топлив
Компоненты	Разновидности порохов (ракетного топлива) и содержание компонентов, %
	Артиллерийский порох			Мино- метный	Ракетное топливо
	НДТ	ДГ	НДГ	НБ	НМФ	РСИ	РАМ
Коллоксилин	56,0	62,0	59,5-60,0	58,5	57,0-59,0	56.0-59,5	51,0
Нитроглицерин	25,0-28,0	-	11,0-19,5	40,0	26,0	25,0-26,5	33,0
Нитродигликоль	-	31,3-34,8	17,0-25,0	-	-	-	-
Централит №1	3,0	2,2-4,0	3,0	1,0			1,5
Динитротолуол	9,0	-	-	-	8,0-11,7	9,1-11,3	2,5
Дибутилфталат	3,0-6,0	0,0-2,7	-	-	1,7-3,0	-	-
Окись магния	-			-	2,3-3,0		-
Мел						0,9-1,3
Алюминий-магниевый сплав							10,0
Вазелиновое масло	1,0	1,0	1,0	0,5	1,0	1,0-1,2	0,8
Дифениламин						3,0	1,0
Вода	0,5*	0,5*	0,5*	0,5*	0,5*	0,5*	0,5*
Калорийность пороха, ккал/кг	710-820	710-820	880-925	1000	880	850	1245
*сверх 100%

Коллоксилин (нитрат целлюлозы с содержанием азота менее 12,1 %) как и пироксилин является энергетической и структурно-механической основой пороха. Это основной компонент, обуславливающий энергетические характеристики, формирующий структуру и физико-механические свойства пороха.

Труднолетучие растворители-пластификаторы переводят коллоксилин в пластичное состояние, благодаря чему создается возможность уплотнять пороховую массу и формовать из нее пороховые элементы. Кроме того, они являются энергетическими добавками и вместе с коллоксилином обуславливают энерге­тические характеристики порохов. Труднолетучие растворите­ли-пластификаторы представляют собой полные нитраты со­ответствующих многоатомных спиртов. Получаются при обра­ботке многоатомных спиртов смесью азотной и серной кислот.

Являясь сложными эфирами многоатомных спиртов и азот­ной кислоты, все эти вещества обладают недостаточной термо­динамической (химической) устойчивостью и способны к мед­ленному самопроизвольному разложению с выделением теп­ла. Все растворители-пластификаторы являются жидкими взрывчатыми веществами, очень чувствительными к внешним механическим воздействиям (например: нитроглицерин представляет собой маслянистую, лишенную запаха жидкость, сладковатую на вкус. Цвет жидкости от светло-желтого до коричневато-желтого. Температура вспышки нитроглицерина 200°. Очень чувствителен к механическим воздействиям, легко взрывается от удара, чрезвычайно опасен в обращении).

Стабилизаторы химической стойкости (централит №1 и №2) снижают скорость химического разложения коллоксилина и труднолетучего рас­творителя-пластификатора, чем увеличивают срок служебной пригодности порохов.

Как и дифениламин в пироксилиновых порохах, централит №1 и централит №2 связывают продукты разложения пороха, предотвращают ав­токаталитическое ускорение процесса разложения компонентов.

Это твердые кристаллические вещества белого цвета с температурой плавления 80°С. Важнейшим их свойством яв­ляется способность взаимодействовать с продуктами разложе­ния с образованием нейтральных стабильных продуктов.

Дополнительные пластификаторы и регуляторы энергетики (динитротолуол, дибутилфталат) в баллиститных порохах выполняют роль охлаждающих добавок и дополнительных пластификаторов коллоксилина. Введение их в различных ко­личествах позволяет изменять значения теплоты и температуры горения порохов для метательных зарядов артиллерий­ских выстрелов.

Технологические добавки (вазелин, вазелиновое масло) применяются с целью облегчения процесса изготовления по­роха путем снижения внутреннего и внешнего трения при формовании пороховых элементов. Эти вещества играют роль смазки.

Влага является неизбежным элементом пороха, так как порох обладает определенной гигроскопичностью, удалить которую полностью нельзя и нецелесообразно с точки зрения стабильности свойств пороха в процессе эксплуатации мета­тельных зарядов.

Количественный состав компонентов пороха определяется его назначением.

Баллиститное ракетное топливо (БРТТ) применяется в качестве источника энергии в РДТ'Г основного и вспомогательного назначения. Количественный состав компонентов топлива определяется его назначением (табл. 2).

Условия горения зарядов БРТТ существенно отличаются от условий сгорания метательных зарядов. Основное отличие — сравнительно низкий уровень давления в камере сгорания РДТТ (2...20 МПа). При таких давлениях и высоких скоростях газового потока вдоль поверхности заряда БРТТ возможны случаи неустой­чивого горения.

Для устранения этих явлений в состав твердых топлив вводятся специальные добавки: катализаторы ско­рости горения (окись свинца — РbО, карбонат свинца — PbСО₃ и др.); стабилизаторы процесса горения (окись маг­ния — МgО, мел — СаСОз, двуокись титана — ТiO₂ и др.).

Введение в состав БРТТ твердых веществ минерального происхождения (катализаторов скорости и стабилизаторов про­цесса горения) значительно повышает жесткость пороховой массы, т. е. ухудшает ее технологические свойства.

Поэтому в составе БРТТ увеличивают содержание технологических до­бавок (вазелина, стеарата цинка — (С₁₇Н₃₅СОО)₂Zп, графита).

Во многих составах БРТТ содержится динитротолуол и дибутилфталат, но в этом случае они выполняют функции дополнительных пластификаторов, улучшающих технологич­ность топливной массы.