Pušný prach

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Bezdymový pušný prach

Pušný prach (správne čierny strelný prach, čierny prach ) je viaczložková výbušná zmes so širokým použitím v pyrotechnike na trhacie práce a výrobu zábavnej pyrotechniky, delobuchov alebo zápalníc.

Bezdymný strelný prach je založený na nitrocelulóze a používa sa pri výrobe nábojov do strelných zbraní.

Zloženie[upraviť | upraviť zdroj]

Súčasti pôvodnej receptúry na čierny pušný prach sú

Zloženie čierneho strelného prachu je premenlivé, mení sa podľa účelu prachu - iné zloženie má prach pre lovecké zbrane, iné pre vojenské zbrane, iné pre delá a zasa iné pre trhacie práce či pre časovacie účely, tiež v rôznych krajinách sa používalo rôzne zloženie čierneho prachu.
Okrem klasického čierneho strelného prachu sa ako strelivina používali aj iné podobné zmesi:

  • prach bez síry - obsahuje 80 % KNO3 a 20 % dreveného uhlia
  • amonný alebo „amidový“ prach - obsahuje 35-38 % NH4NO3, 40-45 % KNO3 a 14-22 % dreveného uhlia. Tento druh prachu sa pomerne ťažko zapaľuje a za 1. svetovej vojny sa používal spoločne s nitrocelulózovým prachom
  • pikrátový prach - obsahuje 40-45% pikrátu amónneho a 55-60% KNO3
  • biely prach ("raschit")- obsahuje 65-70% NaNo3 a 30-35% kresolsulfonátu sodného

Neskôr vynájdený bezdymný strelný prach obsahuje ako hlavnú zložku nitrocelulózu čiže strelnú bavlnu želatinovanú nitroglycerínom alebo inými nitroglykolmi.

História[upraviť | upraviť zdroj]

Čierny pušný prach je najstaršou známou výbušninou na svete. Vynašli ho v období siedmeho9. storočia v Číne. Najskôr sa využíval na pohon rakiet, náplň granátov a dokonca aj bambusovej pušky.

V 13. storočí prenikol pušný prach do Európy. Už v 14. storočí tu existovala prosperujúca výroba strelných zbraní. Vo veľkom ich začali používať v 15. storočí husiti. Husitská terminológia raných strelných zbraní tak prenikla do mnohých svetových jazykov. Dnes je už takmer zabudnutý výraz arkebúza (ľahší variant muškety) vzniknutý prešmyčkami z českej hákovnice. Stále je však živý výraz pištoľ (ang. pistol), ktorý vznikol z českého slova píšťala (najľahší variant ručných strelných zbraní), alebo anglické howitzer (nem. Haublitze) z pôvodnej českej húfnice.

V roku 1887 si Alfred Nobel nechal patentovať bezdymný strelný prach pod názvom ballistit a jeho ďalším zdokonalením vznikol dnes najpoužívanejší kordit. Hlavnou zložkou je strelná bavlna kombinovaná s nitroglycerínom a inými nitroglykolmi. Tento nový prach sa vďaka svojím lepším vlastnostiam dnes používa v prakticky všetkých strelných zbraniach.

Zloženie a vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Typické zloženie čierneho strelného prachu je: 75 % KNO3, 10 % síry a 15 % dreveného uhlia. V praxi sa pušný prach vyrába pre trhacie práce s nižším obsahom KNO3 v rozmedzí 60 - 70 % a pre vojenské využitie s obsahom KNO3 74 - 75 %.

  • Nemecko: 73,9 % NaNO3 (dusičnan sodný), 11,5 % síra, 14,6 % drevené uhlie
  • Francúzsko: 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevené uhlie
  • USA: 75 % KNO3, 12,5 % síra, 12,5 % drevené uhlie

Urbansky uvádza tieto zloženia prachu:

  • Delostrelecký: 73 % KNO3, 12,5 % síra, 12,5 % drevené uhlie, zrná priemeru 7-21 mm
  • Lovecký: 78 % KNO3, 10 % síra, 12 % drevené uhlie, zrná 0,1-1 mm
  • Normálny: 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevené uhlie
  • Zlepšený delostrelecký: 78 % KNO3, 3 % síra, 19 % drevené uhlie, lisovaný prizmatický
  • časovací: 75 % KNO3, 10-12% síra, 13-15 % drevené uhlie
  • Francúzsky trhací „Poudre forte“ (rýchly): 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevené uhlie
  • Francúzsky trhací „Poudre lente“ (pomalý): 40 % KNO3, 30 % síra, 30 % drevené uhlie

Výbušninárske vlastnosti čierneho strelného prachu majú veľký rozptyl, čo vyplýva z premenlivého zloženia rôznych druhov prachu i z rôznych spôsobov spracovania.

Výroba[upraviť | upraviť zdroj]

Priemyselne vyrábaný čierny strelný prach sa vyznačuje vysokou homogenitou zmesi s presným pomerom zložiek a presne definovanou veľkosťou jednotlivých častíc. Presný postup je pochopiteľne predmetom chráneného „know-how“ jednotlivých výrobcov.

Výroba čierneho strelného prachu začína prípravou surovín:

  • Dusičnan draselný (draselný liadok) má byť čistý, s obsahom najmenej 99 % KNO3, pre surovinu I. triedy 99,8 % KNO3, liadok nemá obsahovať žiadne chloristany a jodičnany, obsah vlhkosti má byť menej než 0,2 %. Čistenie sa obvykle robí rekryštalizáciou z horúcich roztokov. Pred ďalším spracovaním sa suší pri teplote 100-120 °C.
  • Síra obsahuje bežne 2-5% nečistôt, preto sa destiluje pri 400 °C a zachytávacie zariadenie musí mať teplotu nad 120 °C, aby bola stále tekutá a odlieva sa do foriem. Pri destilácii nesmie vznikať sírny kvet, ktorý obsahuje SO2 a H2SO4 a je nežiadúci, pretože znižuje dlhodobú stabilitu prachu a tým aj jeho balistické vlastnosti, ktoré sa majú v čase meniť čo najmenej.
  • Drevené uhlie sa pripravuje z drevných štiepkov. Použité drevo musí mať málo živice a musí byť mäkké. Vhodné je drevo jelše, topoľ, lieska, na prípravu dreveného uhlia sú vhodné aj konopné lodyhy. Drevo sa používa bez kôry. Pálenie dreveného uhlia prebieha v retortách. Podľa teploty pri pálení (suchej destilácii) sa získavajú tri druhy dreveného uhlia:
    • červené drevené uhlie vzniká pri teplotách 150-200 °C a obsahuje 52-54 % uhlíku
    • hnedé drevené uhlie vzniká pri teplotách 280-350 °C a obsahuje 70-75 % uhlíku
    • čierne drevené uhlie vzniká pri teplotách 350-450 °C a obsahuje 80-85 % uhlíku

Vyrobené drevené uhlie sa nechá v uzatvorenej retorte niekoľko dní chladnúť (bežne 4 i viac dní).

Pripravené suroviny sa melú v guľových alebo špeciálnych mlynoch. V stredoveku sa suroviny mleli v mažiaroch. Podľa miestnych zvykov sa melie buď každá surovina osobitne, alebo dve zložky spoločne (bináry) - obvykle uhlie so sírou a uhlie s liadkom (pomer 1:15). Občas sa tiež melie síra s malým množstvom liadku, pretože samotná síra sa pri mletí ľahko elektrizuje a zvírený prach by mohol vo vzduchu ľahko vybuchnúť. Pred zavedením tohto opatrenia (v roku 1881) a zavedením uzemnenia boli výbuchy prachární veľmi časté.

Zomleté suroviny alebo bináry sa na špeciálnych miešačkách zmiešajú dohromady. Je to nebezpečná operácia. Miešací bubon s vnútornými rampami je obvykle z dreva, miesi sa v ňom 100-200 kg prachoviny a miesenie podporuje 100-150 kg bronzových guličiek o priemere 7-15 mm. Miešanie trvá niekoľko hodín. Potom sa obsah bubnu vysype na pohyblivé sitá, ktoré zachytia bronzové guličky. Takáto prachovina - prachová múčka je priamo použiteľná len na niektoré pyrotechnické účely.

Pre použitie prachu ako streliviny alebo trhaviny sa prachovina ďalej spracováva na kolobehoch alebo v bubnových mlynoch, v stredoveku sa prachovina spracovávala v mažiaroch. Pri spracovaní v bubnových mlynoch s drevenými guľami sa prachovina mierne navlhčí (8-10 % vody). Po spracovaní sa lisuje do dosiek alebo sa pokračuje spracovaním na kolebehu.

Kolobeh je zariadenie s miskovitou nádobou z ocele alebo častejšie z bronzu a dvomi ťažkými (cca 500 kg) oceľovými kolesami zavesenými na hriadeli. Kolesá sú zavesené, teda nepohybujú sa priamo po dne misky, medzera musí byť najmenej 4 mm a dá sa regulovať. Pri každom kolese je dvojica bronzových škrabákov, ktoré nahŕňajú prachovinu od okrajov a od stredu miska pod kolesá. Na zariadení je aj prívod vody - vlhkosť spracovávanej zmesi nemá klesnúť pod 4 %. Spracovanie na kolobehu trvá 1-7 hodín podľa požadovanej hustoty prachoviny. Prachovina sa po spracovaní lisuje v lisoch alebo v kolobehu.

Lisovanie prachu umožňuje dosiahnuť vysokú hustotu prachu. Vlhká prachovina sa nasype vo vrstvách do 10 cm na medené alebo bronzové dosky, v niekoľkých vrstvách vloží do lisu a lisuje sa tlakmi 2,5-11 MPa po dobu niekoľkých desiatok minút až niekoľko hodín. Po lisovaní sa sa prachovina suší. Vysušená prachovina v doskách sa spracováva na zrnidlách, špeciálnych strojoch, v ktorých je prachovina rozdrvená, preosiata na pohyblivých sitách a roztriedená na zrná požadovanej veľkosti. Existuje niekoľko spôsobov zrnenia. Po zrnení sa prachové zrná hladia v kožených bubnoch s malým prídavkov grafitu. Takto spracovaný prach má hladký povrch, dobre sa sype a dobre vypĺňa priestor. Hladenie trvá až 24 hodín. Po hladení sa prach preoseje, opäť roztriedi podľa veľkosti a suší.

Sériovanie prachu zabezpečuje homogenitu vlastností väčší sérií prachu. Ako je zrejmé z popisu, výroba prachu nie je kontinuálna a jednotlivé dávky spracovávaného prachu nemajú zaručené úplne rovnaké vlastnosti. Preto sa niekoľko (až desiatok) výrobných dávok prachu navrství do kužeľovitej nádoby a zospodu vypustí (presype) do ďalšej. Keďže hladené a grafitované prachu zrná po sebe ľahko kĺžu, chovajú sa skoro ako kvapalina a pri presýpaní sa dobre premiešajú. toto sa obvykle trikrát opakuje.

Pre delá, ale aj pre trhacie práce a špeciálne účely je potrebný prach vo väčších telieskach, ako sú bežné zrná (do 10 mm). Takýto prach sa vyrába sekaním dosiek prachoviny po opätovnom lisovaní a sušení najprv na pásky a potom na kocky. Prachové kocky sa leštili, aby sa zrazili a zaguľatili hrany. Druhým spôsobom bolo lisovanie zrneného prachu - lisovalo sa vysokými tlakmi a vznikol tak prach vysokej hustoty, ktorý horel v približne rovnobežných vrstvách. Telieska mali tvar šesťuholníku s centrálnym otvorom, výška telieska bola asi 25 mm a priemer 40 mm. Takýto prach sa používal napríklad pre námorné delá.

Zrná čierneho strelného prachu[upraviť | upraviť zdroj]

Gunpowder1.png

  • a - d - zrná nepravidelného tvaru rôznej veľkosti - získavajú sa pri zrnení na zrnidlách a preosiatím na sitách
  • e, h - zrno kockovitého tvaru - získa sa rozsekaním dosky alebo pásky z prachoviny a následným hladením v bubne
  • f - g - zrno tvaru šesťbokého hranolu s jedným alebo siedmimi otvormi - získava sa lisovaním menších prachových zŕn
  • i - pravidelné teleso čierneho prachu - vyrába sa lisovaním menších prachových zŕn
  • k - nepravidelné teleso z čierneho prachu - získava sa rozdrvením dosiek lisovaného čierneho prachu

Výbušninárske vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Použitie[upraviť | upraviť zdroj]

Klasický čierny strelný prach má zo všetkých bežných výbušnín najnižšiu detonačnú rýchlosť, ktorá je blízka rýchlosti zvuku. Zároveň je jeho výroba veľmi lacná a pyrotechnické vlastnosti sú detailne preskúmané. Z týchto dôvodov sa stále používa ako priemyselná trhavina pri práci v lomoch a iných trhacích prácach, kde sa požaduje, aby nedochádzalo k vzniku nežiadúcich prasklín - napríklad pri ťažbe kvalitného mramoru. Hlavné uplatnenie mu však patrí v oblasti zábavnej pyrotechniky, kde je jeho základnou prednosťou vysoká stálosť voči mechanickým podnetom, jednoduchá inicializácia výbuchu a dlhý plameň s dostatočnou iniciačnú mohutnosťou na zapálenie svetlíc.

Naopak v súčasnosti prakticky úplne skončilo využitie čierneho strelného prachu v moderných strelných zbraniach ako hlavnej výmetnej náplne. Príčinou je najmä jeho malý výkon a dostatok iných strelivín s omnoho lepšími výbušninárskymi vlastnosťami. Okrem toho vzniká pri horení klasického prachu veľa veľmi korozívnych plynov, najmä oxid siričitý SO2, ktorý rýchlo napadá a ničí kovové súčasti strelných zbraní a zároveň zostáva v hlavni po jeho zhorení až 50% pevných zvyškov, ktoré ovplyvňujú presnosť streľby. Tento fakt (malý výkon) ho prakticky vylučuje z výroby streliva pre rýchlopalné zbrane. V tejto oblasti má naopak veľmi významné postavenie bezdymový pušný prach - nitrocelulózový (jednozložkový - obsahuje len nitrocelulózu) alebo nitroglycerínový (dvojzložkový - obsahuje nitrocelulózu a nitroglycerín), prípadne trojzložkový - obsahuje navyše aj nitroguanidín; tieto druhy prachu sú zvyčajne bezzábleskové - používajú sa napr. vo veľkokalibrových lodných delách, kde by obrovské zášľahy (aj cez 150 m dlhé plamene zo 406 mm diel) prezradili v nočnom boji polohu lode na vzdialenosť až do 50 km a oslepovali obsluhu. Nižšia teplota horenia bezzábleskových prachov navyše znižuje opotrebovanie hlavní (pričom balistické vlastnosti zostávajú takmer zachované v porovnaní s dvojzložkovými). Aj moderné zbrane však čierny strelný prach stále využívajú. Používa sa ako prechodová náplň v zápalkových skrutkách delostreleckých zbraní a v zažehovačoch raketových motorov na tuhé palivo, kde sa uplatní jeho relatívne dlhý plameň s vysokou iniciačnou mohutnosťou, danou obsahom žeravých tuhých častíc v spalinách. V súčasnosti sa čierny strelný prach používa aj na športovú streľbu z replík historických zbraní.

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]