balistyka wewnetrzna 1920

8/17/2019 balistyka wewnetrzna 1920

1/74

H ................... ................... — M I N I S T E R S T W O S P R f t W W O J S K O W Y C H .

ELEMENTARNY KURS

( i dolaniu opisu paszeiegdlnych maler j i łdu ,:V 1 '

opracował

G. D Ł U G O W S K IPUŁKOWNIK ARTYLERJI.

:: W A R SZ A W A - 1920 :: GŁÓWNA KSIĘGARNIA WOJSKOWA.


2/74


3/74

B Ł Ę D Y S P O S T R Z E Ż O N E .

str. wiersz13 11 od dołu

46 20 od góry

48 14 od dołu

52 3 od góry

52 9 od góry

64 1 od góry67 5 od góry68 8 od góry

zamiast:p=f(t: )stopniowość

statystycznychstatystycznemuCharbinnier

powinno być:

P ; = f ( t ; ) postępowość

statycznychstatycznemuCharbonnier


4/74

MINISTERSTWO SPRAW WOJSKOWYCH.

ELEMENTARNY KURS

B A L I S T Y K(z dodaniem opisu poszczególnych materopracował

G. D Ł U G O W S K IPUŁKOWNIK ARTYLERJI .

WARSZAWA - 1920 ::GŁÓWNA KSIĘGARNIA WOJSKOWA.


5/74

Zakłady Graficzno-Wydawnicze „KSIĄŻKAl “Warszawa, ul. Moniuszki 11. Telefon 190-93.


6/74

Balistyka wewnętrzna ma za zadanie studjowanie zjawisk

mechanicznych, powstających w lufie działa od chwili zapalenia się prochu do chwili wylotu pocisku.

Przyczyną tych zjawisk jest spalanie się prochu; skutkiem tego w lufie działa powstają ciśnienia, pod wpływem których pocisk przybiera ruch przyspieszony, otrzymując przy wylocie szybkość największą, zwaną szybkością początkową.

Stąd wynika, że badanie nad działaniem prochu w lufie działa, określenie i analiza powstających ciśnień oraz określenie począt- kowej szybkości — są to zadania b a l i s t y k i wewnętrznej.

Aby lepiej wyświetlić charakter działania prochu w lufie działa, balistyka wewnętrzna zajmuje się także badaniem nad spa- laniem się prochu w zamkniętej przestrzeni, ponieważ w tych warunkach studja m ogą być prowadzone w sposób bardziej do- godny i ścisły.


7/74

R O Z D Z I A Ł I.

Elementarna teorja materjałów wybuchowych.

§ I. Materjały wybuchowe i ich formy rozkładu.Ciała zdolne do szybkiego chemicznego rozkładu z wytwo-

rzeniem dużej ilości gazów o wysokiej temperaturze nazywają sią materjałami wybuchowemi.

Podstawą działania wszystkich obecnie używanych materjałów wybuchowych jest zjawisko palenia. Każdy materjał wybuchowy do chwili swojego rozkładu zawiera w sobie pewien zapas ukrytej energji chemicznej, która, z chwilą spalenia się ciała przetwarza się w ciepło, którego kosztem wykonywa się praca mechaniczna.*)

Spalenie się materjałów wybuchowych może odbywać się z różną szybkością i naogół mówiąc może przybrać jedną z form następujących:

1) — normalne spalanie się — gdy rozkład odbywa się mniej więcej powoli pod umiarkowanym ciśnieniem; jako przykład takiego rozkładu może służyć spalanie się prochu bezdymnego na wolnym powietrzu;

2) — wybuch zwyczajny — czyli przyspieszone spalanie się pod wpływem znacznych ciśnień, gdy proces ten jednak nie przybiera charakteru natychmiastowego rozkładu. Przykładem takiego spalania się jest wybuch prochów w lufie działa, w przeciągu czasu od 0,01 do 0,001 sekundy pod wpływem ciśnień od 800 do 3000 kg. na cm.-

3) — detonacja czyli prawie natychmiastowy rozkład, gdy proces odbywa się, jak doświadczenie wskazuje, z szybkością do 7000 m. na sekundę.

Dla zapoczątkowania rozkładu niezbędnem jest zużycie pewnej ilości energji z zewnątrz w celu ogrzania części materjału wybuchowego do temperatury jego zapalenia się. Zapoczątkowany

w ten sposób rozkład wywołuje dalszy proces w całej masie ma- terjału wybuchowego.

*) Aby przedstawić sobie w sposób bardziej poglądowy, jaką ilość energji chemicznej może zawierać w sobie materjał wybuchowy, wystarczy zaznaczyć, że jeden kilogram piroksyliny spalając się w ciągu 0,001 sekundy, wykonywa pracę, dla której potrzebaby było w tymże przeciągu czasu wysiłku sześciu miljonów sił końskich.


8/74

Jak poprzednio już zaznaczyliśmy, reakcja wybuchu trwa bardzo krótko, wymaga jednak pewnego przeciągu czasu i od chwili zapalenia materjału wybuchowego, przechodzi dwie fazy swego roz- woju: zapłonienie czyli rozpowszechnienie ognia po całej po-

wierzchni substancji wybuchowej i spalenie się czyli przeniknięcie ognia w głąb całej masy materji (całkowity jej rozkład).Gazy, wytwarzające się wskutek wybuchu, będąc z początku

w stanie silnie zgęszczonym i posiadając wysoką temperaturę, dążą do szybkiego rozszerzenia się i wykonywują przytem to lub inne mechaniczne działanie.

Zjawisko detonacji było odkryte przez Nobla przy jego do- świadczeniach z nitrogliceryną i polega na tem, że przy zastosowaniu pewnych sposobów w celu wywołania rozkładu materjału wybuchowego można wywołać niemal natychmiastowy rozkład ca- łej masy materji, przyczem, jak zaznaczyliśmy, reakcja dosięga szybkości do 7000 metrów na sekundę.

Oczywiście, że przy takiej szybkości rozkładu cała masa ma- terjału wybuchowego prawie momentalnie przetwarza się w gazy, które w ciągu krótkiego trwania reakcji nie zdążą jeszcze rozsze- rzyć się i początkowo będą zajmowały tylko objętość samego ma- terjału wybuchowego przed momentem jego rozkładu, a więc wy- tworzą w przestrzeni tej wielkie ciśnienie.

Dzięki tej charakterystycznej własności detonacji, krusząca

siła jej działania przejawi się w tym nawet wypadku, gdy nabój detonowanej materji nie będzie przed detonacją zamknięty w po- włoce.

Stąd wynika, że dla zniszczenia jakiegokolw iek przedmiotu, wystarczy położyć nań nabój bez żadnej powłoki i spowodować detonację tego naboju.

Większa część materjałów wybuchowych w zależności od spo- sobu ich zapalenia może dać wybuch zwyczajny lub detonację.

Dla otrzymania wybuchu wystarczy ogrzanie części materja- łu wybuchowego do temperatury jego rozkładu, bądź to za po- mocą ognia, lub rozpalonego ciała, a nawet i tarcia.

Są jednak materjały wybuchowe, które nawet i w tym wypadku dają detonację, jak np. rtęć piorunująca, która posiada właściwość detonować przy wszelkim sposobie jej zapalania.

Dla spowodow ania detonacji innych materji wybuchowych wym agane są odpowiednie warunki. W celu spowodowania detonacji jakiegokolwiek materjału wybuchowego, używa się innego materjału wybuchowego, który posiada właściwość detonować samodzielnie. Tak np. przy zapaleniu od ogn ia sucha piroksy-

lina wybucha; detonacja zaś spłonki z niewielką ilością rtęci pio- runującej wywołuje w niej detonację. Wilgo tna piroksylina na wolnem powietrzu pali się bez wybuchu; jeżeli zaś detonować nie- wielką ilość suchej piroksyliny za pom ocą kapsla piorunującej rtęci, to i wilgotna piroksylina też detonuje.

Materjał, który używa się w celu spowodowania detonacji innej materji wybuchowej nazywa się detonatorem. Więc rtęć

— 5 —


9/74

piorunująca jest detonatorem względem suchej piroksyliny, a ta ostatnia jest detonatorem piroksyliny wilgotnej.

Detonacja może być spowodowana i bez udziału detonatora, w tych wypadkach, gdy przy wybuchu wytworzy się bardzo wysokie ciśnienie, działające podobnie jak gwałtowne uderzenie mechaniczne. Tak powoduje się detonacja przy wybuchu dużych ilości materji wybuchowych, kiedy wytworzy się bardzo wysokie ciśnienie, oraz za pomocą mocnego i gwałtownego uderzenia mechanicznego.

Z punktu widzenia teoretycznego zjawisko detonacji może być wytłomaczone za pomocą teorji fali wybuchowej francuskiego uczonego Berthelot.

Analiza wykazuje, że skład produktów rozkładu, wytwarzanych przy detonacji prawie nie różni się od otrzymywanych przy zwyczajnem spalaniu się substancji wybuchowych. Cała więc róż- nica polega na szybkości, z którą postępuje reakcja rozkładu.

Jeżeli zapalenie materjału wybuchowego odbywa się drogą stosunkowo postępowego ogrzewania niektórych cząsteczek materji wybuchowej do temperatury ich rozkładu, to i dalszy ciąg rozkładu materji postępuje tą sam ą drogą, t. j. rozłożone cząsteczki ogrzewają sąsiednie do temperatury ich rozkładu, te oddają część ciepła dalszym cząsteczkom i t. d.

Przy detonacji zapalenie jest inne i według teorji fa li

wybuchowej przedstawia się w sposób następujący: gdy materja wybuchowa otrzymuje mocne uderzenie mechaniczne, bądź za pomocą twardego ciała, bądź za pomocą gazowych produk- tów rozkładu detonatora, energja kinetyczna uderzenia traci się częściowo na deformację substancji wybuchowej, a w większej części przetwarza się w ciepło; takie prawie momentalne dostar- czenie dużej ilości ciepła niewielkiej masie materji, poddanej uderzeniu, wywołuje w niej także prawie momentalny rozkład. Rozłożone cząsteczki wywołują rozkład sąsiednich cząsteczek, przyczem szybkość reakcji dosięga 7000 metrów na sekundę,

jak to wskazuje doświadczenie.Ten potrójny szereg zjawisk, — uderzenie mechaniczne —

przetwarzanie się kinetycznej energji uderzenia w ciepło i — rozłożenie cząsteczek materjału wybuchowego nazywa się falą wybuchową.

Z punktu widzenia teorji fali wybuchowej można wytłoma- czyć zjawisko detonacji przez wpływ, gdy detonacja jednego naboju, zwanego czynnym, powoduje detonację drugiego biernego, który znajduje się na pewnej odległości od pierwszego naboju.

Fala wybuchowa, która powstaje wskutek detonacji czynnego naboju, wywołuje w otaczającem powietrzu lub innem środowisku mocne wstrząśnienie i wytwarza w nim falę mechaniczną, po- dobną do fali dźwiękowej, ale z daleko większym zapasem energji kinetycznej; ta fala mechaniczna, dosięgłszy naboju biernego oddziaływa jak mocne uderzenie mechaniczne i wywołuje w nim detonację.

— 6 —


10/74

Oczywiście, że odległość, na której można wywołać detonację, zależy od wielkości czynnego naboju, od siły jego i innych warunków.

§ 2. Określenie ciśnienia i szybkości rozkładu materjałów wybuchowych.Jeżeli wyobrazić sobie wyłącznie teoretyczny wypadek roz-

kładu materjału wybuchowego w zamkniętej powłoce, przy tym warunku, że ciepło rozkładu nie uchodzi w otaczającą przestrzeń, wtedy ciśnienie wewnątrz powłoki powinnoby było dosięgnąć pewnego maksimum, odpowiadającego zupełnemu rozkładowi materjału wybuchowego, i na tem maksimum zatrzymać się.

W rzeczywistych jednak warunkach rozkładu, pokaźna część ciepła idzie na ogrzanie powłoki i przez nią uchodzi w przestrzeń. Przez to ciśnienie w powłoce dosięga pewnego maksimum i prędko spada wskutek oziębienia powłoki.

Przeprowadzenie studjów doświadczalnych nad maksymalnemi ciśnieniami, wytwarzanemi przez wybuch w zamkniętej powłoce, ma dużą wartość i jest środkiem do określenia siły danego ma- terjału wybuchowego.

Przyrząd, którego używa się w tym celu, nazywa się mono- metryczną bom bą (Rys. 1). Monom etryczna bom ba składa się: z mocnego stalowego cylindra A, który zam yka się korkami B

i C; przestrzeń mię- dzy korkami napełnia się badaną materją wybuchową. W korku C są dwa pręciki, z których jeden jest izolowany, a drugi po- łączony z metalem bomby. Wewnętrzne

Rys.1. końce pręcików są po-łączone cienkim dru- tem platynowym. Jeżeli przepuścimy prąd przez te pręciki, to

drut platynowy rozpali się i wywoła wybuch materjału wewnątrz bomby. W drugim korku znajduje się ruchomy tłoczek m ;pomiędzy tłoczkiem a naśrubkiem n mieści się mały miedziany cylinderek r, zwany kreszerem. Przy wybuchu ciśnienie gazów wypycha tłoczek, który naciska cylinderek i deformuje go, przyczyni wysokość jego zmniejsza się.

Za pomocą wstępnego doświadczenia przy określonych ciśnieniach wyznacza się jaki wysiłek potrzebny jest do wytworzenia tej lub innej deformacji takiego samego cylinderka. Wymierzając wysokość kreszera przed i po doświadczeniu, można z dostateczną ścisłością określić wielkość ciśnienia, które wytwarza się wewnątrz bomby wskutek spowodowanego wybuchu.

Jednocześnie bomba monometryczna służy do określenia szyb- kości rozkładu substancji wybuchowych. W tym celu do tłoczka,

— 7 —


11/74

— 8 —

który wywiera ciśnienie na kreszer przymocowane jest pióro p, które dotyka bębna W, pokrytego okopconym papierem. Pod- czas doświadczenia bęben W obraca się dookoła swej osi, przyczem do momentu wybuchu pióro oczywiście kreśli na jego powierzchni prostą linję, a w momencie wybuchu tłoczek razem z um ocowanym na nim piórem przesunie się o wielkość kurczenia się kreszera, i pióro znowu będzie kreśliło inną prostą linję. Gd yby bęben W nie obracał się, pióro nakreśliłoby krótką poprzeczną linję, odpowiadającą wielkości kurczenia kreszera; wobec zaś tego, że bęben obraca się, pióro nakreśli pewną krzywą hf, przyczem punkt h oznacza początek wybuchu, a punkt f moment największego ciśnienia.

W celu wymierzenia przeciągu czasu pomiędzy momentami h a f przyrząd zaopatrzony jest w kamerton T, do jednej z wi-

dełek którego przymocowane jest pióro. Podczas doświadczenia kamertonowi nadaje się ruch drgający i pióro kreśli na powierzchni bębna falistą linję.

Ponieważ częstość drgań kamertonu jest wiadoma, przeto długość każdej fali odpowiada określonemu przeciągowi czasu. Jeżeli więc przeprowadzimy z punktów h i f dwie proste równo- ległe do tworzącej bębna, to na zasadzie liczby fal, zawartych po- między temi linjami, można zupełnie ściśle oznaczyć przeciąg czasu od początku wybuchu do chwili powstania maksymalnego ciśnienia.

Oczywiście, że ciśnienie maksym alne zależy także od ilości gazów wytworzonych przez wybuch, a więc od ilości materjału wybuchowego, znajdującego się w bombie.

Niżej przytaczamy tablicę ze wskazaniami przeciągu czasu od początku wybuchu do powstania maksym alnego ciśnienia dla róż- nych materjałów wybuchowych przy różnych gęstościach naboju.

Stosunek wagi materjału wybuchowego zapełniającego pew- ną objętość w której powoduje się jego wybuch, do wagi wody w tejże objętości nazywa się gęstością naboju.

T A B L I C A 1.

Materjały wybuchowe Gęst.nabój.Czas

w sek.

Czarny proch sproszkowany................ 0,7 0,00165Czarny proch ka ra b in o w y ................ 0,7 0,00255Czarny proch a rm a tn i ........................ 0,7 0,0785

Piroksylina sproszkowana.................... — 0Piroksylina sp ra so w a n a .................... — 0,001Dynamit, zawierający .75% nitrogliceryny 0,2 0,00026Bezdym ny proch karabinowy . . . . 0,2 0,0018Bezdymny proch armatni średniego roz-

miaru ............................................. 0,2 0,005Bezdymny proch armatni dużego rozmiaru 0,2 0,018


12/74

Z tych danych łatwo zauważyć, że na szybkość spalania się materjałów wybuchowych wpływa nietylko ich skład, lecz i ich bu- dowa fizyczna. Naprzykład czarny proch karabinowy, mający kształt drobnych ziarek, pali się znacznie prędzej niż proch armatni, mający kształt dużych ziaren. Bezdymny proch karabinowy w postaci wązkich wstążeczek pali się prędzej niż grube wstążki prochu armatniego.

§ 3. Skład materjałów wybuchowych, klasyfikacja ich i produktyrozkładu.

Poprzednio zaznaczyliśmy, że podstawą działania materjałów wybuchowych jest zjawisko palenia się.

Palenie się ciał, które zwykle obserwujemy w przyrodzie, od

bywa się kosztem tlenu, znajdującego się w powietrzu.Składowe części materjału wybuchowego spalają się kosztem tlenu, który wchodzi w ich skład w charakterze jednego z pier- wiastków.

Materje wybuchowe można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Do pierwszej grupy należą — mieszaniny mechaniczne, w których ciała, obfitujące w tlen, zmieszane są mechanicznie z ciałami spalinowemi. Najgłówniejszym przedstawicielem tej grupy jest czarny proch. Do drugiej grupy należą — związki chemiczne, a więc: piroksylina, nitrogliceryna, kwas pikrynowy i wie-

le innych.Przewaga związków chemicznych nad mieszaniną mecha- niczną polega na tem, że pierwsze posiadają skład całkowicie

jednostajny, co pociąga i jednostajność ich działania; cecha ta ma dużą wartość przy praktycznem zastosowaniu substancji wybuchowych. Oczywiście, że w mieszaninach mechanicznych tej

jednostajności osiągnąć nie można.W zależności od mechanicznej budowy, materjały wybu-

chowe można podzielić na ciała stałe, płyny i gazy.Większość materjałów wybuchowych, należących do grupy

związków chemicznych, otrzymuje się przez działanie kwasem azotowym na ciała organiczne.

Skład ciał organicznych można wyrazić ogólnym wzorem O H/y Oz i przy działaniu na nie kwasem azotowym, wodór zastę- puje się grupą nitrową — N 0 2 Im więcej cząsteczek wodoru za- mienimy przez grupę nitrową t. j. im większy będzie stopień nitracji, tem większą energję chemiczną będzie posiadać materjał wybuchowy.

Badając chemiczne produkty rozkładu, można odróżnić dwa wypadki rozkładu materji wybuchowych. Jeżeli w składzie ma- terjału wybuchowego znajduje się dostateczna ilość tlenu dla spalenia wodoru na wodę, a węgla na dwutlenek, to następuje cał- kowite spalenie się i wtedy można teoretycznie przewidzieć re- akcję rozkładu. Za przykład całkowitego spalenia można podać reakcję rozkładu nitrogliceryny według równania:

2C,H&(ONO,)s = 6C 02+ 5H,0 + 3N, + 0,50,

— 9 -


13/74

Jeżeli ilość tlenu niedostateczna, to następuje niecałkowite spalenie, przyczem obok dwutlenku węgla wytwarza się lenek węgla i wydziela się wolny wodór. W tym przypadku re-

akcji rozkładu przewidzieć teoretycznie nie można i skład pro- duktów rozkładu ustala się przez doświadczenie.

Przykładem niecałko witeg o spalenia — jest rozkład kwasupikrynowego i może być wyrażóny równaniem:

2Cc H 2(N O,)3O H = C 0 2+ 1 1 C O + H 20 + 2H, + 3N,

Jako zewnętrzna cecha niecałkowitego spalenia zjawia się gęsty dym; przy całkowitym spaleniu dymu niema.

Reakcja rozkładu może odbywać się z różną szybkością, któ- ra zależy przedewszystkiem od składu samego materjału, pozatem od warunków fizycznych, przy których następuje wybuch.

Większość materjałów wybuchowych, będąc zapalona na wolnym powietrzu, pali się stosunkowo powoli, przyczem nawet te materjały wybuchowe, które mają dostateczną ilość tlenu, nie dają całkowitego spalenia.

Gdy rozkład materji wybuchowych będzie spowodowany w zamkniętej powłoce, to wytwarzające się gazy wywierają wysokie ciśnienie, skutkiem czego szybkość rozkładu powiększa się.

Z doświadczeń Castan a, kapitana armji francuskiej, wynika, że czarny proch spala się trzy razy prędzej w lufie działa niż na wolnym powietrzu. Wstążka bezdymnego prochu pali się na wolnym powietrzu bardzo powoli i przy długości 10 cm. wym aga kilka sekund dla swego spalenia się; w lufie zaś działa ta sama wstążka spala się w przeciągu setnych części sekundy.

Zjawisko takie tłomaczy się tem, że na wolnem powietrzu wytwarzające się gazy szybko rozchodzą się w otaczającą prze- strzeń i nie zdążają dość prędko ogrzać następnych cząsteczek materji. W zamkniętej powłoce rozkład odbywa się pod wpływem wysokiego ciśnienia produktów gazowych rozkładu, i ciepło od

jednej cząsteczki do drugiej przechodzi o wiele prędzej, a wsku-

tek tego następuje szybszy rozkład całej masy materjału wybuchowego.Jeżeli spowodować wybuch w zamkniętem naczyniu, gdzie

jedna ze ścian jest ruchoma, to może wyniknąć jeden z następu- jących wypadków. Jeżeli materjał wybuchowy daje zwyczajny wybuch t. j. gdy przetwarza się w gazy mniej więcej w sposób sto- pniowy — wtedy ruchoma część naczynia siłą gazów będzie wyrzu- cona, naczynie zaś zostanie całym. Jeżeli materjał wybuchowy detonuje, to naczynie zostanie zniszczone, ponieważ w tym przypadku ruchoma część nie będzie miała żadnego znaczenia.

Z powyższego wynika, że charakter działania materjału wybuchowego zależy nietylko od ilości gazów, lecz i od prędkości z jaką wytwarzają się gazy.

Wybierając takie materjały, które dają zwyczajny wybuch, t. j. kiedy ciśnienie powiększa się stopniowo, można zastosować

je do miotania pocisków, nie niszcząc przytem samego przyrzą- du, z którego wyrzuca się pocisk.

— 10 —


14/74

— 11 —

Materjały takie nazywają sią miotającemi.Wybierając materjały, które detonują, można zastosować je

w tych wszystkich wypadkach, kiedy nam chodzi o zniszczenie sam ego naczynia, w którem mieści sią materjał wybuchowy lub ten przedmiot na którym on znajduje sią.

Takie substancje nazywają sią kruszącemi.Do miotających materjałów należą różnego rodzaju prochy,

do kruszących — piroksylina, rtęć piorunująca, trotyl i inne.

§ 4. Siła i energja potencjalna materjałów wybuchowych.

Z poprzedniego widzieliśmy, że działanie materjałów wybuchowych zależy od ciśnienia wywieranego przez gazy przy ich wytwarzaniu sią.

Ciśnienie to, jak nam wiadom o z fizyki zależy od trzech warunków: od objątości, którą zajmują gazy, od ich temperaturyi od ilości która mierzy sią ich objętością przy ciśnieniu atmosfe- rycznem i przy temperaturze 0°C.

Zależność pomiądzy temi wielkościami wyraża sią dla ide- alnych gazów wzorem następującym:

PV = P0V 0(l + k t )................. (1)gdzie:

P — poszukiwane ciśnienieV — objątość gazówP0— ciśnienie jednej atmosferyV0— objątość tych gazów przy ciśnieniu jednej atm o-

sfery i przy temperaturze 0°Ck — spółczynnik rozszerzania sią gazów równyt — temperatura gazów.

Zastąpując w równaniu (l)k przez 273 ’ będziemy mieli

PV = ^ ( 2 7 3 + t )........... (2)

Wzór ten jednak nie może być zastosowany do obliczania ciśnienia, powstającego wskutek rozkładu materjału wybuchowego, ponieważ, wytwarzające sią przy tem gazy nie są idealne.

Doświadczenie wskazuje, że w tym wypadku należy w rów- naniu (2) zmniejszyć objętość V o pewną wielkość &, mającą zu- pełnie określoną fizyczną wartość i wyrażającą objętość bezwład- nych cząsteczek materjalnych gazów, niezdolnych do rozszerzania

sią lub ścieśnienia; objętość & — nazywa się kowolumem (fr. co- volume).A więc dla gazów, powstających wskutek wybuchu należy

posługiwać się wzorem:

P ( V - « ) = ^ " - ( 2 7 3 + 0


15/74

— 12 —

Zastępując w tym równaniu (273 + t) (absolutna temperatura gazów) przez T, będziemy mieli: wyrażenie dla P:

P — — ^ (3}

273 V — aDla przykładu obliczymy ciśnienie, które powstaje wskutek

rozkładu n kg. materjału wybuchowego, zawartej w objętości V; oznaczymy przez V0 — objętość, którą zajmują gazy, wytwarzane przez jeden kilogram materjału wybuchowego, przy normalnych warunkach (t. j. przy ciśnieniu jednej atmosfery i przy temperaturze 0°C), przez P0 — ciśnienie jednej atm osfery i przez & k o w o l u m gazów (2) jednego kilogramu materjału wybuchowego; na zasadzie wzoru (3) będziemy mieli:

p = P0V0 .n T273 . (V - na)

Podzieliwszy mianownik i licznik przez V i oznaczając n/v

przez A , otrzymamy:

p = W A273 1 - a A

gdzie A wyraża gęstość naboju t. j. stosunek wagi materjału wybuchowego zawartego w pewnej objętości do wagi wody w tejże objętości.

Ze wzoru (4) wnioskujemy, że & wyraża graniczną objętość gazów, ponieważ przy V = N&, a A = 1 i P równa się nieskoń- czoności. Według doświadczeń A magat &= ~j5ixr ^ a 9az°wniedoskonałych.

Posługując się wzorem (4) trzeba mieć na uwadze, że gdy

wskutek wybuchu powstają i niegazowe produkty rozkładu, to należy zamiast & podstawić & , która jest równa a- --w, gdzie & jest objętość niegazowych produktów rozkładu, a to z tego powodu, że w tym wypadku gazy wraz z ich kowolumem będą zajmowały objętość nie V lecz V — w .

Ciśnienie, które powstaje wskutek rozkładu jednego kilogramu materjału wybuchowego w objętości jednego litra+ obję- tość kowolumu, a w razie wytwarzania się niegazowych p roduk- tów rozkładu + objętość tych produktów, nazywa się siłą danego materjału wybuchowego.

Oznaczając przez f tę siłę, będziemy mieli na zasadzie wzoru (4)1

f = r ..PoV0T V + a273 . 1

1 - * v + *


16/74

- 13 —

Ponieważ w tym wypadku V = 1 litr przeto mamy:

f = P°V°T- ................. (5)273

Naprzykład dla piroksyliny dla której:

V0 = 900 litr.; t = 2400°C czyli T = 2400 - f 273 = 2673* C a więc:

, 900.2673. onnn . f = --------------- = co 9000 kg.273

Dla czarnego prochu: Vo = 300 litr. i t = 2600C skąd:

, 300.2837. , f = --------------- = 3300 kg.273

P V TZastępując w równaniu (4) - przez f otrzymamy:

P = r f — —...... ................. (6)1 - a a

Zbadam y bliżej ten wzór. Wzór ten wyraża, że przy spale-

niu się pewnej ilości materjału wybuchowego (naprzykład wagi w) w pewnej objętości (naprzykład V) powstało ciśnienie P wskutek całkowitego spalenia naboju co. Wzór (6) możemy uogólnić, zastosowując go dla każdej chwili przeciągu czasu od początku do końca spalania się materjału wybuchowego.

Przypuśćmy, że za pomocą bomby manometrycznej określimy prawo powstania ciśnień w zależności od czasu, t. j. że P = f (t).

Wtedy dla dowolnego momentu t, (w granicach od 0 do t — całkowitego spalenia się naboju) mamy: P, — f (t,); ale w momencie t, spali się nie cały nabój w, lecz pewna część

jego, przypuśćmy x,; w takim razie gęstość naboju ^ , odpo- wiadająca temu momentowi, równa się stosunkowi wagi spalonej

(t) _ •części x,- do objętości V — gdzie c — jest ciężarem właści-

wym materjału wybuchowego, a więc:

A ,•= y _x,

— x ,.................. (7)c

Tej właśnie gęstości naboju będzie odpowiadało ciśnienie Pi. Ponieważ w równaniu (6) wielkości F i a dla danego ma-

terjału są stałe przeto możemy napisać:

Pi = f (t/) = f , A ’- ~ ................. (8)1 — « A;


17/74

A więc, gdy znamy postać funkcji P = f (t), możemy dla dowolnego momentu t, określić wartość ^ ,- i ze wzoru (7) obliczymy X ; czyli określimy prawo spalania się materjału wybuchowego w zależności od czasu przez wzór x = & (t).

Stąd nie trudno określić i szybkość spalania się materjału wybuchowego dla dowolnego momentu. Niech naprzykład linjowe rozmiary ziarna, formy prostopadłościanu będą a, b i c, a w momencie t,- każdy ten rozmiar zmniejszy się o wielkość 2 u , czyli z każdej strony opali się o wielkość u, wtedy:

x,- = a . b . c — (a — 2u% ) (b — 2u, ) (c — 2u, ) ...............(9)

Ponieważ poprzednio już określiliśmy postać funkcji x = ^(t) przeto znajdziemy, posługując się wzorem (9), wyrażenie dla u

w zależności od czasu, czyli określ imy postać funkcji w = 0(t).Stąd szybkość dla dowolnego momentu t{ jest równą du ___ d B (t)_dt “ dt

Tej szybkości odpowiada pewna wartość ciśnienia w tymże momencie, równa P , - = f (t,-). Stąd wnioskujemy, że szybkość spalenia się jest proporcjonalną do pewnego stopnia ciśnienia, przy którem spala się materjał wybuchowy.

Praca mechaniczna, która wykonywa się wskutek rozkładu

materjału wybuchowego, jak poprzednio zaznaczyliśmy, jest wyni- kiem przetworzenia się energji chemicznej, zawartej w danym materjale, na ciepło, a tej ostatniej na pracę.

Ilość ciepła, która wydziela się przy wybuchu, można okre- ślić za pomocą przyrządu, zwanego bombą kalorymetryczną.

Wiedząc ilość wydzielonego ciepła, nie trudno określić teoretyczne maksimum pracy, które może wytworzyć dany materjał wybuchowy. Ponieważ jedna duża kalorja ciepła równoważna jest 426 kgm. pracy, przeto, jeżeli przy rozkładzie materjału wybuchowego wydziela się Q dużych kalorji ciepła, to teoretyczne maksimum pracy danej substancji będzie równać się:

W = Q . 426 kgm.Teoretyczne maksim um pracy jednego kilogramu materjału

wybuchowego nazywa się jego eneryją potencjalną.Niżej (w tabl. II) podajemy wartości energji potencjonalnej

dla różnych materjałów wybuchowych.

TABLICA Il-ga.

- 14 —

Ilość cie- PotencjalnaMateriały wybuchowe pławduż energjakalor. w kilogrmtr.

Rtęć pio runująca................................. 407 173000Proch d y m n y ................................ 637 271000Kwas p ikrynowy................................ 767 319000P ir o k sy lin a ......................................... 1013 457000Nit rogliceryna..................................... 1590 677000


18/74

— 15 —

Dla celów praktycznych ważną jest znajomość teoretycznego maksim um pracy, jakie wytwarza się przy rozkładzie materjału wybuchowego, zapełniającego całkowicie pewną objętość, t.j. przy warunku największej gęstości naboju. Niżej przytaczamy tablicę

ze wskazaniem względnych maksimalnych teoretycznych wartości pracy, przy warunku największej gęstości naboju.

W tablicy tej gęstość naboju i teoretyczne maksimum pracy czarnego prochu przyjęte są za jednostkę.

Trzeba zauważyć, że użyteczna praca materjałów wybucho-

wych o wiele jest mniejsza niż energja potencjalna, ponieważ du- żo ciepła traci się bezużytecznie na nagrzewanie i deformację naczynia, w którem powstaje wybuch; pozatem część ciepła ulatnia się w przestrzeń, a część pracy traci się na przezwyciężenie szko- dliwych oporów.

Naprzykład przy wystrzale z 75 mm. armaty polowej, użyt- kuje się tylko jedna trzecia część potencjalnej energji naboju.

Praca wytwarzająca się wskutek rozkładu materjału wybuchowego określa się za pomocą następującego przyrządu: do ka-

W końcu podajemy tablicę ze wskazaniem wielkości kowo-lumu i siły dla różnych materjałów wybuchowych.

TABLICA III-cia.

Materjały wybuchowe

Czarny proch . . . Wilgotna piroksylina Sucha piroksylinaM e l i n i t................Rtęć piorunująca . . Nitrogliceryna . . . Galareta piorunująca

1 11,2 1,451,1 1,651,7 1,84 2,21.6 3,51.6 3,9

nału wywierconego w ołowianym cylin-drze A (rys. 2) pomieszcza się nabój ma-terjału wybuchowego i zakrywa się kor-kiem z ołowiu b; następnie powoduje A

Rys. 2.

się wybuch naboju, wskutek czego gazy tworzą rozszerzenie metalu wewnątrz cy- lindru (rys. 3). Z wielkości objętości tego rozszerzenia sądzi się o wykonanej pracy. Rys. 3.


19/74

16

TABLICA IV-ta.

Materjały wybuchowe

Czarny proch . . Bezdymny proch . Trotyl i melinit . Piroksylina . . . Nitrogliceryna . .

0,5 3370 0,9 9025-9075 0,91,0 9565 0,7 10084

Kowolum w wyżej podanej tablicy wskazany jest w litrach dla gazów, wytwarzanych przy spaleniu jednego kilogr. materjału

wybuchowego.

§ 5. Wrażliwość i odporność materjałów wybuchowych.

Skłonność materjałów wybuchowych do eksplozji pod wpły- wem (mniej lub więcej silnego) oddziaływania z zewnątrz nazywa się wrażliwością.

Wszystkie środki, których używa się do wywołania wybuchu, jak uderzenie, tarcie, lub zapalenie od ognia, właściwie mówiąc, mają jednakowy cel ostateczny — ogrzanie części materjału wybuchowego do temperatury eksplozji.

Eksplozja prawie wszystkich materjałów wybuchowych nastę- puje przy ogrzaniu ich do temperatury 200— 300 C. Ogrzanie to

jednak powinno być szybkiem, w przeciwnym bowiem razie, zanim będzie osiągnięta temperatura wybuchu, niektóre materjały wybuchow e zaczynają rozkładać się bez wybuchu.

Różne materjały wybuchow e niejednakowo ulegają sposobowi wywołania eksplozji; niektóre są wrażliwsze na uderzenie, niż na zapalenie od ognia, inne przeciwnie są więcej wrażliwe na zapalenie, niż na uderzenie.

Przy obchodzeniu się najczęściej materjały wybuchowe m o- gą być narażone na uderzenie. Stopień wrażliwości materjału wybuchowego pod tym względem, określa się za pomocą uderzenia jego ciężarem, spadającym z pewnej wysokości.

Kinetyczna energja uderzenia, przy którem powoduje się wybuch, służy miarą wrażliwości materjału wybuchowego.

Wrażliwość materjału wybuchowego naogół mówiąc może zmieniać się:

a) — Od stopnia zmielenia; im bardziej jest miałki materjał wybuchowy, tem więcej wrażliwy; naprzykład, pył piroksylinowy i sproszkowany trotyl są więcej wrażliwe na zapalenie, niż praso- wana piroksylina i trotyl przetopiony.

b) — Od dom ieszek postronnych; niektóre domieszki powię- kszają wrażliwość i dlatego należy uważnie śledzić, aby one nie weszły w skład materjałów wybuchowych. Inne domieszki obni-


20/74

— 17 —

żają wrażliwość; dlatego bywają domieszywane rozmyślnie. Na- przykład, w celu obniżenia wrażliwości rtęci piorunującej dom ie- sza się siarczek antymonu; w piroksylinie powiększa się pro- cent wilgoci.

Dla celów praktycznych bardzo jest ważnem, aby materjały wybuchowe nie zmieniały swojego składu pod wpływem czasu lub innych przyczyn.

Właściwość materjału wybuchowego dotycząca zachowywania stałości swojego składu nazywa się o d p o r n o ś c i ą .

Właściwość ta jest bardzo ważna ze względu na bezpieczeń- stwo przy przechowywaniu i używaniu materjałów wybuchowych.

Niektóre domieszki mogą przyczynić się do wywołania reakcji chemicznej, skutkiem czego podwyższa się temperatura i powo

duje się samowolny wybuch.Najwięcej niebezpieczną jest, pod tym względem, obecność wolnych kwasów i dlatego przy fabrykacji materjałów wybuch o- wych, należy uważnie śledzić, aby te kwasy, chociażby w naj- rfmiejszej ilości nie weszły w ich skład.

ROZDZIAŁ ll-gi.

W rozdziale tym opisane są poszczególne materjały wybuchowe oraz podane w zarysie pojęcia o ich fabrykacji.

Aczkolwiek ten dział artylerji nie stanowi przedmiotu balistyki we- wnętrznej, znajduje się jednak z nią w ścisłej łączności, traktując o materja- łach, działaniem których zajmuje się balistyka wewnętrzna i stanowi przeto naturalne uzupełnienie elementarnych wykładów zasad balistyki wewnętrznej, przyczyniając się do lepszego ujęcia całości przedmiotu.

Opis poszczególnych mate rjałów wybuchowych.

W § 3 zaznaczyliśmy, że materjały wybuchowe według ich mechanicznego działania można podzielić na miotające i kruszące i według ich składu na mieszaniny mechaniczne i związki chemiczne.

Materjały miotające nazywają się prochami, kruszące zaś będziemy nazywali eksplozytami.

Eksplozyty dzielą się na:A) Eksplozyty nitrowe które otrzymują się przez nitrowanie wę-

glow odorów lub ich pochodnych. W skład ich wchodzi jedno z tych ciał organicznych, obrobionych kwasem azotowym; np. kwas pikrynowy, trotyl, tetryl, i inne.

B) Eksplozyty mieszane, w skład których wchodzi kilka ciał, zmieszanych ze sobą. Eksplozyty te można podzielić na trzy grupy: azotany, chlorany i dynamity.

Bal i s tyka wewnęt rzna . 2


21/74

- 18 -

W skład pierwszych wchodzi w przeważnej części saletraamonowa (NH4N03), która łatwo wydziela swój tlen, kosztemktórej spalają się inne pierwiastki wchodzące w ich skład.

W skład drugich zamiast saletry amonowej wchodzi sólBertholefa, która odgrywa tę samą rolę co i saletra amonowaw azotanach.

C) Eksplozyty metalo~podstawowe w skład których, jako pod-stawowy materjał, wchodzą metale. Do tej grupy należą: rtęćpiorunująca i trójazotki.

Rtęć piorunująca otrzymuje się przez działanie kwasem azo-towym na rtęć metaliczną. Trójazotki, są to sole trójazoto-wodo-rowego kwasu (HN3).

Obydwa te materjały wybuchowe używają się w charakterze

detonatorów dla innych eksplozytów.A.

EKSPLOZYTY NITROWE.P I R O K S Y L I N A .

§ 6. Krótki rys historyczny.Pierwsze wiadomości o piroksylinie pochodzą z roku 1832,

kiedy francuski chemik Braconnot otrzymał ją jako produkt przezdziałanie kwasem azotowym na przędzę lnianą. Produkt ten byłnazwany przez Braconnot ksyloidynem.

Następnie chemicy Pelouse i Dumas powtórzyli te doświad-czenia, przyczem bliżej zbadali naturę tego produktu, a takżeotrzymali go, działając kwasem azotowym również i na inne ciałaorganiczne.

Jednakże te wszystkie produkty nie miały praktycznej wartości, ponieważ nie posiadały jednorodności i były mało odpornepod względem chemicznym.

Dopiero w r. 1845 niemieckiemu chemikowi Schónbein owipowiodło się otrzymać produkt, o wiele lepszej jakości. Schón-bein otrzymał piroksylinę przez działanie kwasu azotowego nabawełnę.

Otrzymany przez niego produkt został w krótkim czasiepowszechnie znanym i prawie we wszystkich państwach Europyzaczęły się doświadczenia nad fabrykacją piroksyliny w dużychilościach i nad zastosowaniem jej zamiast czarnego prochu.

Najintensywniej w kierunku tym pracowano w Austrji, gdziezawdzięczając udoskonaleniom w sposobie fabrykacji piroksyliny,wprowadzonym przez generała Lenk a, powiodło się otrzymaćprodukt tak dobry, że Austrja pierwsza przystąpiła do fabry-kacji piroksyliny w dużych ilościach i zastosowała ją w artylerjizamiast czarnego prochu.

Jednakże kilka wybuchów w fabrykach, zatrudnionych wy-robem piroksyliny, zmusiły Austrję do zaniechania dalszych pracw tym kierunku.


22/74

— 19 —

Dalsze studja i doświadczenia nad techniką fabrykacji piroksyliny przeszły do Anglji, gdzie jedna z prywatnych firm wy- budow ała dużą fabrykę, przygotowującą piroksylinę według spo- sobu Lenk’a.

Z chwilą, gdy angielski chemik Abel odnalazł przyczynę samorozkładu piroksyliny i podał sposó b usunięcia jej, fabrykacja piroksyliny weszła na właściwe tory i otrzymywany produkt zadosyć czynił wymaganiom praktycznym.

Zawdzięczając pracom Lenk’a i Abel’a piroksylina posiada te wysokie zalety, które zapewniły szerokie zastosowanie jej w praktyce.

§ 7. Skład piroksyliny i jej własności.Obecnie piroksylina przygotowuje się przez działanie na

bawełnę kwasem azotowym i siarczanym.Ze względu na swój skład chemiczny piroksylina należy do

klasy estrów kwasu azotowego i jest nitrocelulozą.Bawełna jest jednym z ciał w szeregu związków organicz-

nych i skład jej przyjęto wyrażać, na wniosek francuskiego chemika Vieile’a, wzorem C24H4ft020 *).

Jak nam wiadomo z chemji, wodór ciał organicznych może

być zastąpiony przez grupę nitrową — NO 2 przyczem ilość tych grup charakteryzuje stopień nitracji.Bezpośrednie doświadczenie wskazuje, że największy sto-

pień nitracji bawełny odpowiada nitrocelulozie, zawierającej 12 grup nitrowych; a najmniejszy — nitrocelulozie, zawierającej 4 grupy nitrowe.

W ten sposób wszystkie możliwe rodzaje nitrocelulozy będą odpowiadały wzorowi — C24H(40_,)020 (N02)/, gdzie zmienia się od 4 do 12.

W praktyce używa się dwóch gatunków nitrocelulozy:

1) — tak zwana piroksylina nierozpuszczalna, zawierająca blisko 13% azotu i odpowiadająca wzorowi — C24H 29020 (N0 2)11;2) — prioksylina rozpuszczalna, zawierająca blisko 12°/0 azo-

tu i odpowiadająca wzorowi — C 24H31020(N02)9. Ten gatunek nazywa się także piroksyliną kolodjonową.

Piroksylina nierozpuszczalna posiada większą siłę, prędkość rozkładu i energję detonacji, niż piroksylina rozpuszczalna. Używa się jej do robót minowych, nabijania pocisków i t. p.

Temperatura wybuchu piroksyliny nierozpuszczalnej wynosi blizko 180° C.

Piroksylina kolodjonową, rozpuszczona w mieszaninie spirytusu i eteru etylowego zmienia swoją strukturę i kolor oraz przybiera wygląd zewnętrzny podobny do żelatyny i w tym sta-

*) Ciężar cząsteczkowy bawełny a więc i wzór cząsteczki nie są wia-dome; chemja ustaliła tylko procentową zawartość pierwiastków, wchodzących w jej skład. W ten sposób skład bawełny wyraża się wzorem (C 5HI0O5)x, gdzie x — jest niewiadomą wielkością. Na wniosek francuskiego chemika Vieille’a, x przyjmuje się równym 4.


23/74

nie używa się do fabrykacji prochu bezdymnego. Temperaturajej zapalenia jest blizką 200°C.

Z wyglądu zewnętrznego, piroksylina prawie nie różni sięod tego materjału, z którego była przygotowana. W dotyku jestcokolwiek grubsza i bardziej szorstka od bawełny.

Ciężar właściwy startej na miazgę piroksyliny 0,2— 0,3 a pra-sowanej od 1 do 1,4 w zależności od ciśnienia, któremu pod-dana została przy prasowaniu.

Piroksylina, zawierająca od 2 do 3 % wilgoci nazywa sięsuchą i wówczas jest bardzo wrażliwa na uderzenie.

Piroksylina wilgotna, przy nizkiej temperaturze zamarzai wówczas stosownie do swych własności zbliża się do piroksy-liny suchej, a więc wymaga bardzo ostrożnego obchodzeniasię z nią.

W zależności od rozpuszczalności w mieszaninie spirytusuwinnego z eterem etylowym, piroksylina dzieli się na dwa ga-tunki — rozpuszczalną i nierozpuszczalną; pierwsza zawiera w so-bie około 12% azotu, druga około 13% azotu.

Piroksylina kolodjonowa (rozpuszczalna) rozpuszcza się w ni-troglicerynie; na tej własności opiera się przygotowanie tak zwa-nej żelatyny wybuchowej.

Wszystkie gatunki piroksyliny rozpuszczają się w acetonie(CHsCOCH3) i eterze octowym (CHj COOC3H5).Przy powolnem nagrzewaniu do 65°C przez dłuższy czas pi-roksylina zaczyna rozpadać się bez wybuchu. Przy temperaturze25°C nie ulega żadnym zmianom i może być przechowywana bezżadnej obawy.

Ażeby wywołać detonację wilgotnej piroksyliny należy użyćw charakterze detonatora pośredniego pizoksylinę suchą, któradetonuje pod wpływem spłonki z rtęcią piorunującą.

Rozkład jej wskutek eksplozji może być wyrażony za pomocą wzoru:

C24H29O,0(NO2)n = 12C03 + 12CO + 6H20 + 8,5H2 + 5,5N,Wskutek obecności w produktach rozkładu dużej ilości

tlenku węgla, który jest gazem trującym, piroksylina nie nadajesię do robót podziemnych.

§ 8. Fabrykacja piroksyliny.Podstawowym materjałem dla fabrykacji piroksyliny służy

bawełna w postaci zwyczajnej waty lub resztek bawełnianych,nie nadających się do fabrykacji w warsztatach tkackich.Bawełnę przed użyciem jej do przygotowania piroksylinypoddaje się dokładnemu oczyszczeniu od różnych domieszekmechanicznych (kawałków drzewa, kamieni i t. p.) następnie roztrząsa się na specjalnych maszynach i suszy się do zawartości1% wilgoci.

Dalszy ciąg fabrykacji można podzielić na następujące czynności:

— 20 —


24/74

— 21 —

1) — nitrowanie bawełny.Czynność ta jest zasadniczą, ponieważ w czasie jej zachodzi

przemiana bawełny na nitrocelulozę i powinien być otrzymany produkt o pożądanej jakości.

W praktyce dla nitrowania bawełny używa sią nie samego kwasu azotowego, lecz mieszaniny tego kwasu z kwasem siarczanym; ten ostatni służy dla pochłonięcia wody, wydzielającej się wskutek reakcji i tem sam em utrzymuje stałe stężenie kwasu azotowego, którego kosztem odbywa się nitrowanie bawełny. Dla otrzymania piroksyliny, używa się mieszaniny mniej-więcej z jednej części kwasu azotowego i trzech części kwasu siarczanego, przyczem wysokość nitrowania — zależy od czasu trwania reakcji.

Samo nitrowanie odbywa się w dwóch stadjach: z początku w wanienkach z lanego żelaza, następnie w garnkach glinianych.

Wanienki do nitrowania mają kształt wydłużonych naczyń (rys. 4) o podwójnych ścianacn i dnach. Podczas reakcji wydziela się dużo ciepła, wobec czego wanienki ochładza się zimną wodą, która krą- ży pomiędzy podwójnemi ścianami a dnem.

W celu pomyślnego wyniku reakcji, ko- nieczna jest odpowiednia ilość kwasów wzglą- dem ilości zanurzonej w te kwasy bawełny. W fabrykach używa się mieszaniny w stosun-

ku od 50—100 razy więcej od samej bawełny. Reakcja trwa od 5 do 6 minut, przyczem bawełna zamienia się na nitrocelulozą, według wzoru: C24H40020+ 11HN0,= C24H2902o(N02) „ +_11H20

Otrzymany w ten sposób produkt nie jest jeszcze dość jed- norodny; ażeby otrzymać produkt o jednakowym stopniu nitracji, wyjętą z wanienek piroksylinę, umieszcza się w garnkach glinianych, gdzie pozostaje ona w ciągu 6— 12 godzin.*)

Dalsze czynności mają na celu usunięcie z piroksyliny kwa- sów, obecność których, chociażby w najmniejszych ilościach, robi piroksylinę skłonną do samorozkładu co może wywołać jej wybuch.

2) — Wyciskanie kwasów.Po nitrowaniu piroksylina zawiera w sobie 10— 15 razy wię- cej kwasów, niż wynosi sama jej waga. Początkowe oddzielanie kwasów wykonywa się za pomocą centryfug. Przyrząd ten (rys. 5)

składa się z cylindra A, w który umieszcza się piroksylinę wyjętą z garnków. W ścia- nach tego cylindra są dziury, przez które wy- ciskają się kwasy, wskutek szybkiego ruchu obrotowego, który nadaje się cylindrowi. Ilość obrotów cylindra wynosi 1000— 1200

na minutę.Cylinder A jest umieszczony wewnątrz drugiego cylindra B, w którym zbierają sią wyciśnięte kwasy i stąd przez otwór F wy- chodzą na zewnątrz.

używa się także sposób nitrowania celulozy w centrofugach.

| ______ V A _ .

j 3£etvney%* i

h o t f a


25/74

- 22 -

3) — Przepłukiwatnie piroksyliny.Wyjęta z centryfugi piroksylina przenosi się do dużych na-

czyń drewnianych, gdzie przepłukuje się zimną wodą z domiesz- ką sody.

4) — Gorące przepłukiwanie.W celu lepszego oddzielenia kwasów i niższych nitratów, piroksylina podlega gorącem u przepłukiwaniu w dużych drewnia-

nych naczyniach, napełnionych wodą z domieszką sody. W naczyniach tych piroksylinę poddaje się silnemu wrzeniu w ciągu 50— 100 godzin, przyczem woda się zmienia kilka razy.

5) — Starcie piroksyliny na miazgę.Doświadczenie wskazuje, że nawet gorące przemycie nie

może usunąć zupełnie kwasów z piroksyliny z przyczyny nastę- pującej: bawełna ma strukturę cienkich włosków, mających we- wnątrz kanały, w których zatrzymują się kwasy. Aczkolwiek ilość tych kwasów jest bardzo niewielka, dostateczna jest jednakże, ażeby wywołać rozkład piroksyliny i przez to zrobić ją niezdatną do użycia. Usunąć kwasów z kanałów nie można żadnem prze- płukiwaniem. Na wniosek angielskiego chemika Abe l’a, który odnalazł tę przyczynę samorozkładania się piroksyliny, zaczęto rozcierać ją na miazgę, przyczem kanały podlegają zniszczeniu i następnemi przepłukiwaniami można całkowicie usunąć kwasy z piroksyliny.

Ścieranie na miazgę odbywa się w aparatach drewnianych,

mających kształt podługowatych naczyń. Aparaty te, zwane ho- lendrami są podzielone na dwie części przegródką B ; (rys. 6); po jednej stronie naczynia znajduje się bęben A, na którego po-

Rys. 6 (dół).


26/74

wierzchni przym ocowane są wiązki stalowych noży dno ho-lendra pod bębnem jest podniesione i zaopatrzone też w wiązkę noży „m " . W holendrze napełnionym wodą, umieszcza się piroksy- linę i bęben wprawia się w szybki ruch obrotowy. Przechodząc pomiędzy nożami bębna a dna, piroksylina ściera się i po 20 — 30 godzinach obróbki ma postać jednorodnej zmiażdżonej masy, podobnej do papierowej.

6) — PrzepłukiwanuieZmiażdżoną w ten sposób piroksylinę poddają znowu prze-

płukiwaniu w przyrządach, zwanych lawerami, które są podobne do holendrów i mają zamiast bębna koło zaopatrzone w łopatki. W aparatach tych piroksylina przepłukuje się tak długo, dopóki nie będą z niej całkowicie usunięte najmniejsze ślady kwasów.

Następnie nadmiar wody usuwa się centryfugą i otrzymuje

się gotowy produkt, zawierający do 25— 30n/o wilgoci.Przed wypuszczeniem z fabryki, poddaje się piroksylinę szeregowi prób, mających na celu zbadanie jej składu chemicznego oraz jej właściwości. Próby te są następujące:

1) określenie ilości azotu;2) określenie rozpuszczalności w mieszaninie spirytusu

z eterem;3) określenie ilości popiołu;4) określenie chemicznej odporności przy 65° C;5) określenie chemicznej odporności przy 105° C.

N I T R O G L I C E RY N A .

Nitrogliceryna była wynaleziona przez włoskiego chemika Sobrero w roku 1832. Wynalazek ten jednak przez długi czas nie znalazł zastosowania w technice, ponieważ nitrogliceryna mając postać płynu i będąc przytem bardzo wrażliwą na uderzenie jest niewygodna i niebezpieczna w użyciu.

Dopiero w roku 1867 szwedzki chemik Nobel przygotował

z niej dynamit i odtąd nitrogliceryna znalazła szerokie zastosowanie do celów praktycznych.Zachowując wszystkie własności nitrogliceryny, dynamit jest

ciałem stałem i przez to dogodnem w użyciu.Przez Nobla były wybudowane pierwsze fabryki nitrogliceryny

i dynamitu.

§ 9. Skład i własności nitrogliceryny. Ze względu na skład chemiczny nitrogliceryna należy do

klasy estrów gliceryny i kwasu azotowego. Reakcja otrzymania nitrogliceryny przy działaniu kwasu azotowego na glicerynę (C,Hs(OH):ł) może być wyrażona równaniem:

C,H5 [OH]s+ 3HNO, = C,Hs [ONO,]:1-+ 3H20.

Przy działaniu alkalji nitrogliceryna rozkłada się, jak estry, i wydziela glicerynę.

- 23 -


27/74

— 24 -

Czysta nitrogliceryna ma postać przezroczystego płynu tłus-tego o ciężarze właściwym 1 ,6 . Nitrogliceryna ma smak słod- kawy i jest substancją bardzo trującą; dotknięcie się do niej rę- koma wywołuje zawrót głowy i omdlenie.

Przy 12° C. nitrogliceryna ma postać długich białych krysz- tałów. Wskutek długotrwałego nagrzewania przy temperaturze 45— 50° C. zaczyna rozkładać się bez wybuchu. Zapalona na wolnem powietrzu pali się dosyć spokojnie; przy szybkim nagrzaniu do 180° C. lub od uderzenia wybucha. Reakcję rozkładu można wyrazić równaniem:

2C3H5(0N02)3 = 6C02 + 3N2 + 5H20 + 0,50,2

Nitrogliceryna posiada w swym składzie, jak to widoczne jest z reakcji jej rozkładu, dostateczną ilość tlenu dla całkowitego spalenia się. Właściwość ta ma duże praktyczne znaczenie, gdyż wskutek braku w produktach rozkładu tlenku węgla, można

jej używać do robót podziemnych.Nitrogliceryna rozpuszcza się w spirytusie, eterze i acetonie,

a sama rozpuszcza piroksylinę kolodjonową, wytwarzając tak zwaną żelatynę wybuchową.

§ 10. Przygotowanie nitrogliceryny.

W celu wyprodukowania nitrogliceryny używa się mieszaniny kwasów azotowego z siarczanym jak i przy fabrykacji piroksyliny.

Zwykle używa się mieszaniny z 5 części kwasu siarczanego i 3 części kwasu azotowego.

Fabrykacja nitrogliceryny odbywa się w sposób następujący:.1) — nitrowanie gliceryny odbywa się w cylindrycznych oło-

wianych naczyniach (rys. 7) A, zaopatrzonych w rurę F. przezna- czoną do usunięcia wytwarzających się wskutek reakcji tlenków azotu. Przez rurkę B wlewa się do naczynia odpowiednią ilość mieszaniny kwasów, następnie z cylindra M stopniowo wlewa się glicerynę. W celu lepszego zmieszania się płynów, do naczynia wdmu- chuje się rurami H strumień powietrza pod pewnem ciśnieniem. Ponieważ reakcja odbywa się z wydzieleniem dużych ilości ciepła, a dla bezpieczeństwa reakcji potrzeba, żeby temperatura była nie wyższa od 15° C, przeto mieszaninę płynów oziębia się zimną wodą, która krąży w rurach spiralnie zwiniętych

wewnątrz naczynia.2 ) — oddzielenie nitrogliceryny.Ponieważ nitrogliceryna jest lżejszą od

kwasów, przeto w miarę wytwarzania się wypływa na powierzchnię tych kwasów.

W małych ilościach, nitroglicerynę mo- Rys. 7.żna oddzielić od kwasów za pomocą zwy-


28/74

czajnego lejka; do lejka wylewa się mieszaninę nitrogliceryny i kwasów i po rozdzieleniu się płynów na dwie warstwy, kwasy wypuszcza się przez kran, znajdujący się na dole lejka.

Przy fabrykacji nitrogliceryny w dużych ilościach używa się

specjalnych przyrządów zwanych separatorami, które urządzone są na tej samej zasadzie.3) — przepłukiwanie.Następnie nitrogliceryna podlega bardzo skrupulatnemu prze-

myciu w celu usunięcia kwasów, których obecność nawet w najmniejszych ilościach może spowodować samorzutny rozkład nitrogliceryny i wybuch.

Nitroglicerynę przepłukuje się w dużych ołowianych rezerwuarach, napełnionych wodą, która musuje się za pomocą mocnego strumienia ściśniętego powietrza. Przepłukiwanie powtarza się kilkakrotnie, dopóki nie będą całkowicie usunięte z niej kwasy, co ma miejsce, jeżeli nitrogliceryna nie daje kwaśnej reakcji.

§ II. Dynamity.Poprzednio już powiedzieliśmy, że w praktyce używa się nie

czystej nitrogliceryny, lecz ciał stałych, przesiąkniętych nią, które nazywają się dynamitami.

Ciało, które jest przesiąknięte nitrogliceryną, nazywa się podstawą dynamitu.

W zależności od natury ciała, służącego za podstawę, dynamity są dwóch rodzajów: z podstawą bierną i podstawą czynną. W dynamitach pierwszego rodzaju podstawą jest ciało mineralne, niepalne, a więc nie biorące udziału w spalaniu się nitrogliceryny i zastępujące gąbką, przesiąkniętą nią.

W dynamitach drugiego rodzaju w charakterze podstawy używa się ciał palnych, które z chwilą wybuchu przetwarzają się w gazy i w ten sposób biorą w nim udział.

Z dynamitów z bierną podstawą można wskazać tak zwany dynamit okrzemkowy, który zawiera do 80% nitrogliceryny i 20% ziemi okrzemkowej.Z dynamitów o czynnej podstawie można wymienić nastę- pujące:

Karbonit, składający się z:25 części nitrogliceryny 411/2 części mąki drzewnej 34 części saletry 1|2 części sody

Karbo-dynamit, składający się z 90% nitrogliceryny i 10% węgla.

Piroksylino-dynamit:73 części nitrogliceryny 25 części piroksyliny

2 części węgla drzewnego.Nakoniec do rodzajów dynamitów należy zaliczyć tak zwaną

żelatynę wybuchową, która składa się z 90% nitrogliceryny i 10% piroksyliny kolodjonowej.

- 25 -


29/74

- 26 —

K WA S P I K RY N O W Y.

Skład chemiczny kwasu pikrynowego był ustalony przez francuskiego chem ika Lauran’a w roku 1843, chociaż jeszcze w roku 1783 Gausman otrzymał go działając na indygo kwasem azotowym.

Ze względu na swój skład chemiczny kwas pikrynowy należy do nitropochodnych fenolu i jest trój-nitrofenolem, a więc może być otrzymany przez nitrację fenolu kwasem azotowym.

Kw as pikrynowy długi czas uważano za ciało zupełnie bez- pieczne i niewybuchowe.

Dopiero w roku 1886 francuski chemik Turpin, wskazał, że sprasowany lub zastygły po stopieniu kwas pikrynowy jest skłon- ny do wybuchu, przyczem siła jego eksplozji jest o wiele większa od dynamitu lub piroksyliny.

§ 12. Przygotowanie i własności kwasu pikrynowego.

Otrzymanie kwasu pikrynowego drogą bezpośredniego dzia- łania kwasu azotowego na fenol,

C fl H, 0 H + 3 H N 0 3- Q H , (N 0 2):(0 H + 3H20.,

nie jest dogodne wskutek dużej ilości ciepła, które wydziela się przy tej reakcji.

Wobec tego z początku działa się kwasem siarczanym na fenol (CfiH5OH),

C 6H sO H - r H 2S 0 4= C H 4O H . H S O 3 + H , 0

i na otrzymany w ten sposób kwas sulfofenolowy (C 6H4O H .H SO ,) działa się kwasem azotowym, przyczem według reakcji:

CflH40 H .H S 0 3+ 3 H N O s = Q H 2( N 0 2)s0 H + H2S 0 4+ 2H,0

otrzymuje się kwas pikrynowy Q H 20 H ( N 0 2);3 w postaci ładnych

żółtawych kryształów.Następnie, dla usunięcia kwasów, trójnitrofenol przepłukuje się w wodzie, wyciska się w centryfugach i suszy się przy temperaturze 35 — 40° C.

Czysty kwas pikrynowy ma postać ładnych żółtych kryszta- łów. W zimnej wodzie rozpuszcza się słabo, na jedną część wymaga 90 części wody; w gorącej rozpuszcza się lepiej, wym aga-

jąc na jedną część 20 części wody. W spirytusie i eterze rozpuszcza się dobrze i wówczas mocno farbuje wszystkie tkaniny organicznego pochodzenia (wełnę, skórę i t. p.)

Kwas pikrynowy ma smak gorzki i jest ciałem trującem. Przy nagrzewaniu do 122° C. topi się, a przy prędkiem nagrzewaniu do 300° C. w zamkniętem naczyniu wybucha. Zastygły po stopieniu kwas pikrynowy nazywa się melinitem i w tej postaci używa się do ładowania pocisków. A żeby wywołać deto- nację kwasu pikrynowego należy użyć w charakterze detonatora suchej piroksyliny lub sproszkowanego kwasu pikrinowego.


30/74

- 27 —

W melinicie jak i w piroksylinie nie wystarcza tlenu dla cał-kowitego spalenia. Wskutek znajdowania sią w produktach roz- kładu tlenku węgla, melinit nie nadaje się do robót podziem - nych.

Reakcja rozkładu może być wyrażona równaniem:

2CfiH2O H (NO ,);s= CO, + 11CO + H.,0 +2H, + 3N,

Ze względu na swoją własność chemiczną kwas pikrynowy jest dość silnym kwasem, skłonnym do wytwarzania soli przez zastąpienie wodoru grupy hydroksylowej przez metale. Sole trój- nitrofenolu nazywają się pikrynjanami i są o wiele wrażliwsze na eksplozję, niż sam kwas pikrynowy. Z tego powodu należy bez- warunkowo uniknąć zetknięcia się melinitu z metalem ładowa-

nego pocisku. W tym celu wewnętrzną część pocisku pobiela się i lakieruje.Z pikrynjariów najwięcej używa się następujące:

pikrynjan potasu C fiH2(N O ,)3O K pikrynjan ammonu Ct,H ,(N 02)30 N H 4pikrynjan baru [CcH2(N 0 2)30 ]2Ba

W niektórych państwach używa się zamiast melinitu innych materjałów wybuchowych analogicznych do kwasu pikrynowego. Naprzykład we Francji ma zastosowanie trój-nitro-krezol

Cf,H (N 0 2)30 H .C H 3 zwany krezolitem.

T R O T Y L .

§ 13. Skład i własności trotylu.Ze względu na swój skład chemiczny trotyl należy do nitro-

pochodnych toluolu i jest trój-nitro-toluolem. W praktyce trotyl otrzymuje się przez działanie mieszaniny kwasów azotowego i siarczanego na toluol C6H r)C H :!. Reakcję wytworzenia się trotylu można wyrazić równaniem:

C ,H 5C H 3+ 3H NO 3 = C6H s( N 0 2)3C H 3+ 3 H ,0 .

Otrzymany w ten sposób trotyl ma postać ciała krysztaliczne- go o kolorze cokolwiek ciemniejszym od kwasu pikrynowego.

Trotyl topi się przy temperaturze 78° C i po skrzepnięciu ma ciężar właściwy 1,5.

Główna przewaga trotylu nad melinitem polega na tem, że jako ciało obojętne, nie wytwarza z metalami, jak kwas pikry-

nowy, niebezpiecznych związków bardzo wrażliwych na wybuch.Właściwość ta jest cechą wysoce dodatnią, ponieważ znacznie upraszcza przygotowanie pocisków kruszących oraz obniża koszta tego przygotowania. Dzięki tym cechom nie potrzeba pobielać ani lakierować wewnętrznych części pocisków.

Od nagrzewania trotyl z początku topnieje, a następnie zapala się i pali się bez wybuchu. Wskutek niedostatecznej


31/74

— 28 —

ilości tlenu dla całkowitego spalenia się, produkty spalenia, zawierające dużo tlenku węgla, są bardzo trujące.

Ze względu na swoją małą wrażliwość na uderzenia, trotyl jest o wiele dogodniejszy w użyciu niż inne substancje wybu

chowe i obecnie ma szerokie zastosowanie w artylerji.Niektóre ciała chemiczne, mają tę własność, że będąc domieszane do substancji wybuchowych obniżają wrażliwość tych materji na uderzenie.

Ciała te nazywają się flegmatyzatorami.Z doświadczeń, przeprowadzonych w Niemczech, wynika,

że dom ieszka 5 % naftaliny do trotylu, znajdującego się w naładowanym pocisku, czyni go zupełnie niewrażliwym nawet na tak mocne uderzenie, jakie ma miejsce przy wystrzale.

Przy jednakowych wagach naboju krusząca siła trotylu jest

mniejsza od melinitu, przy jednakowych zaś objętościach siła działania trotylu jest większa, wskutek większego właściwego jego ciężaru.

Należy dodać, że trotyl jest znacznie tańszy od melinitu, co w połączeniu z innemi jego cechami daje mu pierwszeństwo nad melinitem.

§ 14. Tetryl.Ze względu na swój skład chemiczny tetryl należy do nitro-

pochodnych metylaniliny (ChLNH.CH,) i jest cztero-nitro-metyla- niliną: C6H (N 0 2)4N H C H 3.

Obecnie tetryl przygotowuje się z dwu-metylaniliny C8Hi N(C H 3)2

Przebieg fabrykacji w krótkich zarysach przedstawia się w spo- sób następujący: z początku przygotowuje się sulfom ieszanina z dwu-metylaniliny (patrz fabrykację kwasu pikrynowego) i kwasu siarczanego i następnie mieszanina ta podlega działaniu kwasu azotowego. Nitrowanie wykonywa się w cylindrycznych żelaznych naczyniach, wyłożonych wewnątrz ołowiem. W naczynia te naj-

wpierw wlewa się kwas azotowy i następnie po trochu przygoto- waną poprzednio sulfomieszaninę. Ponieważ wskutek reakcji wydziela się dużo ciepła, przeto zawartość naczynia ochładza się zimną wodą, która krąży pomiędzy podwójnemi ścianami i dnem naczynia.

Po nitrowaniu, w celu początkowego oddzielenia tetrylu od kwasów, mieszanina umieszcza się do centrofug, za pomocą któ- rych wyciska się kwasy.

Następnie, dla ostatecznego usunięcia kwasów, tetryi prze- płukuje się z początku zimną, a następnie gorącą wodą w dużych

drewnianych naczyniach, wyłożonych wewnątrz ołowiem.Przepłukany tetryl filtruje się, wyciska się w centrofugach dla usunięcia z niego wody i suszy się. W celu otrzymania produktu możliwie czystego tetryl podlega procesowi przekrystalizo- wania; proces ten polega na tem, że otrzymany poprzednio produkt rozpuszcza się w acetonie i odpędza się przez nagrzewanie rozczynu za pomocą gorącej pary.


32/74

— 29 -

Ochłodzony rozczyn przepuszcza sią przez lejek, na którego filtrze zbierają sią kryształy tetrylu.

Produkt ten ma postać kryształów rombowych blado-żółtawo- zielonawego koloru, nie mających zapachu i o smaku nieco słonym.

Tetryl prawie nie rozpuszcza sią w wodzie i bardzo mało w zimnym spirytusie; przez prasowanie można mu nadać ciążar właściwy 1,7.

Jego temperatura topnienia równa sią 128° C; w tej postaci materjał ten nie nadaje sią do użycia, ponieważ przy wskazanej temperaturze traci odporność chemiczną, rozkłada sią i po części ulatnia.

Tetryl jest dobrym detonatorem dla innych eksplozytów i dla tego używa się do przygotowywania spłonek-detonatorów, w których skład wchodzi przeważnie tetryl (1,2 gr.) i w mniejszej ilości rtęć piorunująca (0,8 gr.).

Eksplozyt ten nie działa na metale i pod tym względem znacznie przewyższa melinit.

Wsku tek dużej ilości grup nitrowych i bardzo szybkiego roz- kładu, tetryl jest bardzo silnym eksplozytem znacznie przewyż- szającym trotyl.

§ 15. Krezylit.Ujemne cechy melinitu, a mianowicie jego szkodliwe dzia-

łanie na organizm wskutek dużej ilości w produktach rozkładu tlenku węgla, a także jego skłonność do wytwarzania przez po- łączenie z metalami niebezpiecznych pikrynjanów, spowodowały zastąpienie go przez inne materjały wybuchowe.

W ten sposób, niedługo po wynalezieniu melinitu, przygotowano inne substancje wybuchowe, mające na celu zastąpić melinit. Tak we Francji przygotowano krezylit.

Ze względu na swój skład chemiczny krezylit jest nitropo- chodną krezolu (CcH4CH3OH) i jest trój-nitrokrezolem

CcH /N 0 2/3CH 30 HFabrykacja jego jest podobna do fabrykacji kwasu pikrynowego i w ogólnych zarysach przedstawia się w sposób następu-

jący: z początku przygotowuje się sulfomieszan iną z krezolu i kwasu siarczanego i następnie na mieszaninę tą działa się kwasem azotowym.

Otrzymany trój-nitrokrezol przepłukuje się wodą, stapia się parą pod wodą i wylewa się w drewniane korytka, pokryte arkuszami z gutaperki.

Po zastygnięciu, wytwarza się twarda masa, która rozdrabnia się na kawałki, proszkuje się i następnie suszy do zawartości 0,5% wilgoci.

Trój-nitrokrezol (lub po stopieniu krezylit) ma postać masy krystalicznej struktury o brunatnym kolorze z temperaturą topnienia się, 105°C. Trój-nitrokrezol prawie nie rozpuszcza się zarówno w zimnej jak i w gorącej wodzie, natomiast dobrze rozpuszcza się w spisytusie, eterze i acetonie.


33/74

- 30 -

Krezylit podobnie jak i kwas pikrynowy, jest zdolny do wy-tworzenia soli przez połączenie z metalami; sole te jednak nie mają niebezpiebznych cech pikrynjanów i przez to materjał ten bardziej nadaje się do użycia niż kwas pikrynowy.

§ 16. Nitronaftaliny.Jeżeli działać na naftalinę (C 10H8) kwasem azotowym, to

jej cztery atomy wodoru mogą być zastąpione przez grupę nitro i w ten sposób można otrzymać produkty o jednym, dwóch, trzech i czterech stopniach nitracji.

W praktyce mają zastosowanie jedno, dwu i trój-nitronaftaliny. Przygotowanie jedno-nitronaftaliny (C 10H 7N O 2) w ogólnych zarysach jest następujące: do kamionkowych naczyń, napełnionych kwasem azotowym, umieszcza się naftalinę, w stosunku 35 części na 200 części kwasu azotowego.

Otrzymany produkt w postaci twardej masy o krystalicznej strukturze, podlega przepłukiwaniu, proszkuje się i znowu prze- płukuje się gorącą wodą. Osw obodzony w ten sposób od kwa- sów, jedno-nitronaftalina umieszcza się do centryfug, za których pomocą usuwa się z niej wodę.

Dla przygotowania nitronaftalin o wyższej nitracji używa się jedno-nitronaftalinę, którą poddaje się działaniu kwasu azotowego, zmieszanego z kwasem siarczanym.

W celu przygotowania trój-nitronaftaliny C10H5(N O 2)3] umieszcza się 1część jedno-nitronaftaliny z 3 częściami saletry sodowej *) do specjalnych nitracyjnych aparatów i mieszaninę poddaje się działaniu kwasu siarczanego.

Następnie aparaty nagrzewają się parą w ciągu dwóch godzin, przyczem zawartość naczynia wciąż miesza się za pomocą strumienia ściśniętego powietrza w celu lepszego postępowania reakcji. Mieszanie powietrzem trwa przez 7 godzin.

Otrzymany produkt przepłukuje się zimną wodą, proszkuje się za pomocą walców, przepłukuje się znowu ciepłą wodą (30° C), wyciska się w centryfugach i topi się w wanienkach.

Nakoniec stopiona trój-nitronaftalina podlega ziarnowaniu przez wlewanie jej do gorącej wody i zastygnięcie w tej wodzie.

Otrzymane w ten sposób ziarna proszkują się i suszy przy temperaturze 56° C.

Trój-nitronaftalina jest ciałem dosyć nieczułem na uderzenie; dla spow odow ania jej wybuchu przez uderzenie, należy użyć ciężar w 2 kilogr. spadający z wysokości 175 cm.

§ 17. Nitrobenzole.

Ze względu na swój skład chemiczny nitrobenzole, jak wskazuje sama ich nazwa, należą do klasy nitropochodnych benzolu (C6H6).

*) Saletra sodowa zastępuje kwas azotowy.


34/74

— 31 —

Do fabrykacji substancji wybuchowych używa się przeważ-nie dwu i trój-nitrobenzoli.

Przygotowanie dwu-nitrobenzolu w ogólnych zarysach jest następujące: w dwóch częściach kwasu azotowego rozpuszcza się jedną część benzolu przy nagrzewaniu; po ochłodzeniu dodaje się jeszcze trzy części kwasu azotowego i mieszaninę poddaje się wrzeniu.

Następnie dolewa się nadmiaru wody i wtenczas dwu-nitrobenzol osiada w postaci bezkształtnej masy.

W celu oddzielenia dwu-nitrobenzolu od izomerów, masę rozpuszcza się w gorącym spirytusie, z którego wykrystalizowują bezbarwne kryształy czystego produktu.

Dwu-nitrobenzol (CgHj (N 0 2) 2) jest ciałem trującem i ma postać kryształów o żółtawym kolorze; rozpuszcza się on w go- rącej wodzie, spirytusie, w eterze, oraz w kwasie azotowym, przyczem roztwór ten staje się płynem wybuchowym.

Eksplozyt ten jest ciałem mało czułem na uderzenie; dla spowodowania jego wybuchu przez uderzenie należy użyć ciężaru dwu kilogramowego, spadającego z wysokości 120 cm.

Trój-nitrobenzol CcH3 [N 0 2]3.W celu przygotowania trój-nitrobenzolu używa się dwunitro-

benzolu, który podlega działaniu mieszaniny kwasu azotowego i siarczanego.

Trój-nitrobenzol jest ciałem o krystalicznej strukturze z tem-

peraturą topnienia 121" C. Dobrze rozpuszcza się w spirytusie i eterze.

Eksplozyt ten jest więcej czuły na uderzenie, niż trotyl. Wybuch jego można spowodować przez uderzenie ciężaru dwu kilogramowego spadającego z wysokości 50 cm.

B.E K S P L O Z Y T Y M I E S Z A N E .

§ 18. Azotany.1) Amonal (Francja) w skład którego wchodzi: 86% saletry amonowej,

8% glinu i 6% kwasu stearynowego.2) Almonal A. mL, 16 % saletry amonowej, 11 % sulfocyanjanu amonu

i 130|0glinu.Glin domiesza się w celu następującym: saletra amonowa, wchodząca

w skład tych eksplozytów, jest ciałem bardzo higroskopijnym, obecność zaś chociaż niedużej ilości wilgoci oddziaływa bardzo ujemnie na chemiczną odporność substancji wybuchowej, wywołując jej rozkład. Glin ma tę właś- ciwość, że powiększa odporność chemiczną tych eksplozytów.

3) Amonal austryjacki składa się z 12 % saletry amonowej, 23,50\0glinu i 4 ,5 % węgla.4) A lmonal NI (Rosja) składa się z 40 % saletry amonowej i 60,%trotylu.5) Almonal pod nazwą angielskiego: 66 % saletry amonowej, 14 % trotylu,

17 % glinu w proszku i 3 % węgla.6) Amonal N° 3: 82% saletry amonowej i 18% ksylitu.7) Amonal 4: 82% saletry amonowej, 12% ksylitu i 6 % glinu w proszku.8) Sznederyt (Francja): 87,5% saletry amonowej i 12,5% dwunitronaftaliny.


35/74


36/74

— 33 —

używa się jej do przygotowania spłonki dla naboji karabinowych i pocisków artyleryjskich.

§ 21. Trójazotek ołowiu.Znane są trójazotki różnych metali, ale w praktyce znalazł

zastosowanie trójazotek ołowiu (PbN 6). Trójazotek ten ma postać białego błyszczącego proszku nieco różowego odcieniu o cięża- rze właściwym 4,8.

Eksplozyt ten może w zupełności zastąpić rtęć piorunującą, ponieważ jest bardzo dobrym detonatorem względem innych materjałów wybuchowych.

Pod wieloma względami przewyższa on rtęć piorunującą, a to z przyczyn następujących: wrażliwość jego na uderzenie i tarcie jest znacznie mniejsza, niż rtęci piorunującej, obecność wody w trójazotku prawie nie oddziaływa na jego wybuchowe własności, obecność zaś wody w rtęci piorunującej ma znaczny wpływ na jej własności; siła wybuchowa trójazotku jest znacznie większa od siły rtęci piorunującej (prawie o trzy razy), i nakoniec ciało to jest bardzo mało hyaroskopijne. Temperatura jego wybuchu 300°C.

ROZDZIAŁ Ill-ci.

PROCHY.P R O C H C Z A R N Y.

§ 22. Krótki rys historyczny.Miotające działanie prochu czarnego było wiadome Chiń-

czykom już w czasach zamierzchłej starożytności. Chińczycy jednak nie zastosowali prochu w celu miotania pocisków, a więc nie zużytkowali go jako potężnego środka do prowadzenia walki.

Od nich wiadomości o prochu przeszły do Arabów, a ci przekazali wiadomości te Europie.W wieku Xlll-ym Marcus Grecus (1220 r.) podaje receptę

przygotowania materjału wybuchowego, składającego się z sześciu części saletry, jednej części węgla i jednej części siarki *), przyczem wskazuje dwa sposoby użycia jej: w charakterze środka miotającego (tunica ad volandum materja do miotania) i w charakterze petardy (tunica tonitruum faciens — materja tworząca grzmot).

W ten sposób legenda, która przypisuje odnalezienie pro-

chu niemieckiemu mnichowi Schwarcowi, niema żadnej histo- rycznej podstawy (Bertold Schwarc żył w XIV wieku).W pierwszej połowie wieku XIV czarny proch otrzymał sze

rokie zastosowanie dla celów wojskowych w całej Europie.

*) Obecnie używany czarny proch według swego składu prawie nie różni się od prochu Marcus’a Grecus’a, a mianowicie skład jego jest na- stępujący: 6 części saletry, 1,2 części węgla i 0,8 części siarki.

Balistyk a wewnętrzna. 3


37/74

— 34 —

§ 23. Składowe części czarnego prochu i ich przeznaczenie.

W skład czarnego prochu wchodzą: saletra, węgiel i siarka. Do fabrykacji prochu używa się wyjątkowo saletry potasowej (K N 0 3). Aczkolwiek w przyrodzie znajduje się przeważnie saletra sodowa ( N a N 0 3) jednak do prochu używa się saletry potasowej ze względu na mniejszą jej hygroskopijność.

Węgiel otrzymuje się z pewnych gatunków drzewa przez suchą destylację w specjalnych retortach bez dostępu powietrza, a to w tym celu, aby uniknąć otrzymania popiołu.

Siarkę rodzimą, przed jej użyciem, dwukrotnie oczyszcza się, najpierw przez stopienie w celu oddzielenia domieszek, następnie przez rektyfikację.

Jak poprzednio już zaznaczyliśmy czarny proch należy do grupy materjałów wybuchowych, które są mieszaninami mecha- nicznemi, t. j. składają się z ciał obfitujących w tlen i ciał palnych, połączonych ze sobą w sposób mechaniczny. Pierwsze są przeznaczone do dostarczenia tlenu, potrzebnego dla spalania się drugich.

Takiem ciałem, obfitującem w tlen, w czarnym prochu — jest saletra, która przy ogrzaniu wydziela tlen, którego kosztem spala się drugi pierwiastek — węgiel.

Siarkę zaś dodajemy w celu lepszego związania cząsteczek prochu. Oprócz tego siarka ma jeszcze inne znaczenie a mianowicie:

1) — sprzyja wytworzeniu się większej ilości ciepła przy wybuchu,

2) — zmniejsza hygroskopijność prochu i3) — ułatwia zapalenie się prochu, ponieważ temperatura

jej zapalenia jest niższą od temperatury zapalania się węgla.Obliczając skład czarnego prochu zgodnie z reakcją zupeł-

nego spalania się jego według równania:

2K N O s + 3C + S = 3 C0 2+ N 2+ K2Snależałoby wziąć 74,8% saletry, 11,9% siarki i 13,3% węgla.

W rzeczywistości skład prochu, wytworzony sposobem praktycznym, niewiele się różni od wyżej podanej teoretycznej proporcji i zawiera w sobie: 75% saletry, 15% węgla, 10% siarki.

Gazowe produkty rozkładu czarnego prochu, składające się z dwutlenku węgla, azotu i niewielkiej ilości tlenku węgla, sta- nowią około 4 0 % całej masy materji wybuchowej; reszta zaś, czyli 6 0 % wypada na niegazowe produkty rozkładu. Te ostat- nie, pokrywając powierzchnię lufy ogarkiem zanieczyszczają ją i nagrzewają, wylatując z otworu lufy wytwarzają gęsty dym.

§ 24. Fabrykacja i gatunki czarnego prochu.Jednostajność działania czarnego prochu zależy od jedno-

stajności jego składu, a więc dla otrzymania produktu pożądanej


38/74

- 35 —

jakości, należy osiągnąć możliwie zupełne i jednorodne zm ieszanie wszystkich ciał, wchodzących w skład prochu.

Cel ten osiąga się przy fabrykacji, która składa się z na- stępujących czynności:

1) — p roszkowanie składowych części:Z trzech ciał, wchodzących w skład prochu, proszkuje się

tylko węgiel, ponieważ saletry używa się w postaci proszku, a siarka o tyle jest krucha, że bez trudności proszkuje się przy samem mieszaniu tych części. Starty na proszek węgiel przesiewa się przez sito w celu oddzielenia grubych cząsteczek węgla.

2)— zmieszanie:W celu otrzymania jednorodnej masy, składowe części prochu

podlegają zmieszaniu. Dla bezpieczeństwa roboty najpierw przy

gotowuje się mieszaninę saletry z siarką i siarki z węglem, a następnie te mieszaniny podlegają ogólnemu zmieszaniu w spec jalnych przyrządach.

3)— prasowanie:Przygotowana w ten sposób masa prasuje się w celu otrzy

mania gęstego placka, z którego wyrabia się ziarna.4)— ziarnowanie:Czynność ta wykonywa się za pomocą maszyn rozdrabnia-

jących, w których placek przechodząc pom iędzy dwoma bron- zowymi trybami, kruszy się na ziarna.

5)—suszenie:Otrzymane z poprzedniej czynności ziarna podlegają suszeniu

przy temperaturze 20 — 30°C, dopóki nie będą zawierały w sobie 2% wilgoci; aczkolwiek ostateczny produkt powinien zawierać tylko 0,5% wilgoci, jednak wskazany % potrzebny jest dla dal- szej fabrykacji prochu.

6)— polerowanie:W celu dodania ziarnom większej twardości, która zabez-

piecza ich od ścierania się przy przewożeniu, a także w celu zmniej- szenia hygroskopijności prochu, powierzchnia ziaren poleruje się w aparatach, mających kształt bębnów; przy obracaniu się bęb- nów ziarna ścierają się pomiędzy sobą i otrzymują gładką i lśniącą powierzchnię.

7)—sortowanie:Gotowy proch przesiewa się przez rzeszota i sortuje się

według wielkości ziaren.8)—suszenie.Przygotowany w ten sposób proch zawiera w sobie jeszcze

do 2 % wilgoci, ponieważ zaś ostateczny produkt powinien mieć nie więcej nad 0,5 % wilgoci, przeto suszy się w specjalnych pomieszczeniach przy temperaturze 40° C.

Dla celów wojskowych używa się kilku gatunków prochu, odróżniających się zarówno według formy i wielkości ziarn, jak stopnia spalania się węgla, który wchodzi w jego skład. Wpływ wielkości i formy ziarna, oraz stopnia spalania się węgla na włas- ności prochu będzie wskazany w rozdziale IV.


39/74

P R O C H B E Z D Y M N Y P I R O K S Y L I N O W Y.

§ 25. Krótki rys historyczny.

W miarę udoskonalenia fabrykacji piroksyliny i otrzymania jej w dobrym gatunku, niejednokrotnie próbowano zamienić nią czarny proch.

Jednakże piroksylina, przewyższając czarny proch, tak ze względu na swoją siłę, jak i ze względu na właściwość spalania się bez wytwarzania twardego osadu, nie mogła być długo zastosowaną do broni palnej, ponieważ niszczyła ją, wskutek wywierania wysokich ciśnień, prędko powstających od nadmiernie szybkiego palenia się.

W celu obniżenia szybkości spalania się piroksyliny zasto-

sowany był cały szereg środków: jak — przygotowanie nabojów z domieszką nieczynnej materji, np. bawełny (Pelouse), zestawie- nie nabojów z mieszaniny czarnego prochu z piroksyliną (Seguire) prasowanie nabojów pod wysokiem ciśnieniem (Abel); wszystkie te środki jednak nie mogły osiągnąć pożądanego celu.

Zadanie przygotowania prochu z samej piroksyliny zostało rozstrzygnięte przez francuskiego chemika Vieille’a, który po dłu- gich badaniach i doświadczeniach wypracował nareszcie sposób fabrykacji prochu piroksylinow ego (1885 r.), który całkowicie od - powiadał wszystkim wymaganiom wojskowym.

Sp osób Vieille’a polega na własności rozpuszczania się py- roksyliny kolodjonowej w mieszaninie spirytusu winnego (C2H5OH) z eterem etylowym (C2H5O C 2H 5), wytwarzając przytem jednorod- ną masę, podobną do żelatyny.

Po wskazanem przerobieniu piroksylina, nie zmieniając swojego składu chemicznego, zm ienia całkowicie swój wygląd ze- wnętrzny, strukturę i właściwości oraz z materjału wybuchowego kruszącego, robi się miotająca.

§ 26. Fabrykacja prochu piroksylinowego.Do fabrykacji prochu piroksylinowego używa się mieszanin

z dwóch gatunków piroksyliny, przyczem większa część mieszaniny składa się z piroksyliny nierozpuszczalnej (blizko dwie trze- cie) i mniejsza część z piroksyliny rozpuszczalnej (blizko jedna trzecia).

Z powiększeniem stosunkowej zawartości piroksyliny rozpuszczalnej zmniejsza się siła i szybkość spalania się prochu; kombinując zatem stosunkową zawartość tej piroksyliny można

przygotować prochy o rożnych balistycznych własnościach.Fabrykacja prochu bezdymnego składa się z następujących czynności:

1) Zmieszanie dwóch gatunków piroksyliny w odpowiedniej proporcji dla danego gatunku prochu wykonywa się w fabrykach piroksyliny podczas przepłukiwania miazgi w lawerach, przez co osiąga się zupełną jednorodność masy prochowej.

— 36 -


40/74

— 37 -

2) Odwodnienie piroksyliny. Miazga piroksylinowa, któredostarcza się fabryce prochowej, zawiera w sobie do 30% wil-goci i zanim przystąpimy do fabrykacji koniecznem jest od-wodnienie jej. Ponieważ odwodnienie za pomocą suszenia jestrzeczą wysoce niebezpieczną ze względu na możliwość wybuchupiroksyliny, przeto w tym celu używa się spirytusu. Piroksylinękładzie się do specjalnych przyrządów, gdzie podlega działaniu95% spirytusu. Woda rozpuszcza się w spirytusie i razem z nad-miarem tegoż oddziela się od piroksyliny, która przesiąka czystymspirytusem.

Następnie piroksylina podlega wyciskaniu pod prasą w celuusunięcia nadmiaru spirytusu, przyczem pozostaje w niej do 50%spirytusu potrzebnego do procesu żelatynowania.

8) Żelatynowanie:Odwodniona w ten sposób piroksylina podlega proceso-wi żelatynowania za pomocą którego nadaje się jej postać ko-lodjonową. Aparat, służący do tego celu, składa się: z cylindra Az lanego żelaza (rys. 8), dno B, którego może być odejmowane;na powierzchni cylindra znajduje się otwór F z hermetyczną

pokrywą P. Przez drugie dno przechodzi oś Hz umocowanym na niej nożem M, który mo-że być wprawiony jednocześnie w ruch postę-powy i obrotowy. Piroksylinę zawierającą 50%spirytusu wkłada się do aparatu przez otwórF, w aparat wlewa się eteru w stosunku dwarazy większym niż spiry-tusu i nóż wprawia sięw ruch. Po upływie 2— 3godzin obróbki otrzy-

muje się gęstą jednorodną masę żelatynową.4) Prasowanie wstęg:Z przygotowanej masy wyrabia się proch

w formie wstęg lub ramek różnej długościi grubości, zależnie od przeznaczenia prochu.W tym celu używa się prasy hydraulicznej;(rys. 9) do cylindra A wkłada się masę pi-roksylinową i pod naciskiem tłoku T wyci-ska się wstęgi lub rurki przez otwór a, znaj-dujący się w dnie prasy.

5) Suszenie wstęg:W celu usunięcia rozczynnika (miesza-

niny spirytusu z eterem), suszy się wstęgi

przy temperaturze 35— 40° C, do zawartościw nich 20% rozczynnika, przyczem wstęgisą dostatecznie plastyczne, aby mogły podle-gać dalszym obróbkom.

(6) Kra janie wstęg:Każdy gatunek prochu powinien mieć wstęgi określonej dłu-

gości i grubości. Wymagana grubość wstęg nada się im przy pra-sowaniu. Dla nadania zaś odpowiedniej długości używa się spe

Rys. 8.

Rys. 9.


41/74

cjalnych przyrządów. Wstążki prochu karabinowego wyrabiają za pomocą maszynek, podobnych jak do krajania tytoniu. Dla wy- rabiania wstęg prochu armatniego używa się maszyn, w których wstęga przeciąga się za pomocą walców A (rys. 10) pod walce B, z których jeden zaopatrzony jest w noże.

7) Suszenie wstęg:Ponieważ wstęgi zawierają w so-

bie do 20% rozczynnika, a gotowy proch powinien zawierać w sobie znacznie mniejszą ilość rozczynnika, przeto wstęgi podlegają suszeniu w specjalnych pomieszczeniach, które ogrzewają się ciepłem powietrzem, mającem temperaturę 40— 45a C. Zależnie od grubości wstęg, suszenie trwa do 2 tygodni.

Przygotowany proch podlega szeregowi badań, mających na celu określenie jego składu i własności. Badania te są następujące:

1) Oglądanie zewnętrzne:Dobry proch powinien odznaczać się jednakowym równym ko-

lorem. Wstęgi pow inny być przezroczyste i nie mieć plam bia- łych, których obecność wskazuje niedostateczną żelatynizacj ę. Następnie wstęgi powinny mieć odpowiednie wymiary i być dostatecznie sprężyste.

2) Badanie składu prochu:Tu określa się zawartość nierozpuszczalnej i rozpuszczalnej

piro syliny oraz ilość popiołu, azotu i rozczynnika. 3) Badanie chemicznej odporności prochu:Badanie to ma zasadnicze znaczenie, ponieważ za pomocą jego,

określa się te własności prochu, które są wymagane ze względu na bezpiecze�

balistyka wewnetrzna 1920

Documents

Transcript of balistyka wewnetrzna 1920