Казанская школа пороходелия: производство, наука, образование
Покупка
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 224
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-7882-2533-3
Артикул: 787551.01.99
Издание посвящено становлению и развитию одной из старейших в России Казанской школы пороходелия в ее историческом, управленческом, кадровом, научном и производственном аспектах.
Предназначено для широкого крута спецналистов-пороходелов, а также для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология».
Подготовлено на кафедре химии и технологии высокомолекулярных соединений.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» А. В. Косточко, Е. В. Храмова КАЗАНСКАЯ ШКОЛА ПОРОХОДЕЛИЯ: ПРОИЗВОДСТВО, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ Казань Издательство КНИТУ 2019
УДК 6623+662.2 ББК 35.51 К72 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Э. Р. Галимов д-р полит. наук, проф. А. Г. Большаков К72 Косточко А. В. Казанская школа пороходелия: производство, наука, образование / А. В. Косточко, Е. В. Храмова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 224 с. ISBN 978-5-7882-2533-3 Издание посвящено становлению и развитию одной из старейших в России Казанской школы пороходелия в ее историческом, управленческом, кадровом, научном и производственном аспектах. Предназначено для широкого круга специалистов-пороходелов, а также для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология». Подготовлено на кафедре химии и технологии высокомолекулярных соединений. УДК 6623+662.2 ББК 35.51 ISBN 978-5-7882-2533-3 © Косточко А. В., Храмова Е. В., 2019 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2019
ПРЕДИСЛОВИЕ Казанская школа пороходелия хорошо известна в России и за ее пределами. Еще со времен Петра I и Екатерины II, когда появились «пороховых дел мастера» и был основан один из старейших и крупнейших государственных заводов России – Казанский пороховой завод. Выдающиеся представители этой школы сделали чрезвычайно много для развития пороходелия в России. История Казанской пороховой школы, как история пороховой науки и промышленности вообще, интересна и поучительна. Она богата различными событиями, достижениями и успехами. Казанская пороховая школа, как было задумано и предназначено, служила интересам военно-промышленного комплекса России и сумела разработать Отечеству целый ряд эффективных технологий, найти решение крупных научно-технических проблем. Широкий круг специалистов-пороходелов и, в особенности, молодых специалистов, к сожалению, мало знакомы с историей создания и стонавления Казанской пороховой школы и специалистами, ее представляющими. Данная книга призвана восполнить этот пробел, рассказав об истории Казанской пороховой школы и людях, ее создававших и создающих. Биографии людей, создавших Казанскую школу пороходелия – эта особая статья. Это, конечно, люди, работавшие в разное время и в различных производственных условиях. Судьбы их интересны и во многом трагичны, многие работали в ужасающих условиях («шарашке»). Это все необходимо осмыслить для того, чтобы понять взаимосвязь между прошлым и настоящим, а может быть, и будущим Казанской школы пороходелия. Имена таких людей, как В.В. Лукницкий, В.В. Шнегас, Г.Л. Штукатер, М.А. Бельдер, Л.И. Захаров, К.И. Синаев, Г.К. Клименко, Н.А. Шахов, Н.Г. Рогов, А.В. Грязнов, а также многих, многих других, о которых рассказано в этой книге, несомненно должны остаться в истории пороходелия. Мы будем считать свою задачу выполненной, если молодые специалисты восполнят свой пробел в знаниях о пороховой науке и промышленности Казанской школы пороходелия. Хотелось бы выразить благодарность всем тем людям, которые, так или иначе, способствовали нам в работе, предоставляя интересующие нас материалы. Авторы благодарны академику РАРАН Л.В. Забелину, сотрудникам КПЗ «ГосНИИХП», предоставившим материалы заводского музея, сотрудникам кафедры ХТВМС КНИТУ за помощь в подготовке рукописи. Особую благодарность авторы хотели бы принести В.К. Мингазовой, Н.Н. Никитиной, Г.И. Заббаровой, Е.Л. Матухину.
ВВЕДЕНИЕ Пороха – это энергетические конденсированные твердые многокомпонентные системы, способные к устойчивому закономерному горению без доступа извне кислорода с выделением тепла и газообразных продуктов. Пороха используются в качестве источника энергии для метания снарядов и приведения в движение ракет, а также в газогенераторах, воспламенителях, огнепроводных шнурах, фейерверочных устройствах и для других целей. Используют их в виде зарядов, состоящих из элементов различных размеров и геометрической формы (пластины, зерно или трубка с одним или несколько каналами, одно- или многоканальная шашка и т.д.). Масса заряда пороха в стрелковом оружии исчисляется несколькими граммами, в артиллерийском орудии она может составлять несколько килограммов. Порох – величайшее изобретение человеческой цивилизации. Как отмечает академик Б.Н. Жуков: «Без пороха нет артиллерии, нет решающих видов ракетной техники. Нет стрелкового и другого огнестрельного оружия. Без пороха не было бы легендарной ракетной установки периода Великой Отечественной войны М-13 («Катюша») с дальностью полета 10 км. Интегрально без пороха нет современного и перспективного оружия, нет вооруженных сил, нет армии, нет гарантии государственности России». На протяжении многих веков порох играл громадную роль в военной технике, им начиняли бомбы, снаряды и другие боеприпасы. В мирное время его использовали в горных работах и для сноса различных сооружений. Порох горит чрезвычайно быстро, т.к. имеет собственный источник кислорода при горении, при этом выделяя большой объем газов. При воспламенении в замкнутом объеме газы создают огромное давление, которое и используется для метания тел и других целей. Обеспечение высоких современных требований по боевым и эксплуатационным качествам стрелкового оружия в значительной степени стало возможным благодаря наличию порохов с широким интервалом энергетических и физико-химических характеристик. Стрелковое оружия было и остается самым массовым видом вооружения всех стран мира. Следует отметить, что для стрелкового вооружения применяются пороха мелких марок, которые, как правило, сложны в технологии изготовления из-за малых геометрических раз
меров зерен. На вооружении современно Российской армии находятся самые различные стрелковые и пистолетные комплексы, в т.ч. автоматные, винтовочно-пулеметные и др. Существует мнение, что честь открытия пороха и селитры принадлежит китайцам. Произошло это на рубеже VII‒VIII вв. Автор настоящей книги неоднократно дискутировал по этому вопросу с известным китайским ученым-пороховиком Чень Яо Тином, у которого имеются труды по этим вопросам. Сотни лет китайцы использовали калийную селитру (нитрат калия) для создания лекарственных средств и, вероятно, случайно обнаружили, что селитра поддерживает горение. В даосском тексте, датируемом серединой IX в., написано: «Некоторые нагревали вместе серу, реальгар (минерал, состоящий из сульфида мышьяка) и селитру вместе с медом: получили дым и пламя, так, что их руки и лица были обожжены и даже дом, в котором они работали, весь сгорел дотла». То, что китайцы использовали порох только для фейерверков, является заблуждением, они быстро нашли ему применение в военном деле. В 808 г. алхимик Цин Сюйдзы описал способ приготовления смеси из серы, селитры и угля и, хотя по пропорциям этот состав отличался от классического (75 % селитры, 15 % древесного угля, 10 % серы), его уже можно считать порохом. Китайцы обнаружили, что такие составы могут обладать «толкающей силой» и их можно использовать для военных целей в виде ракет. В трактате «Унузинь узуняо» («Об основах военного дела») написано, что в состав такого пороха могут входить и другие горючие вещества, в частности вещества, регулирующие скорость горения. Китайцы одними из первых (алхимик Чэнен Иню, 850 г.) воспользовались порохом для метания из бамбуковых стволов, которые они называли «пики неистового огня». Но эти огненные копья еще нельзя считать огнестрельным оружием. Бамбуковая трубка было открыта с одного конца и закрыта с другого, куда насыпалась пороховая смесь и мелкие камешки. При поджоге фитиля и сгорании состава камешки вылетали на большое расстояние и могли служить поражающей силой. В Европе по современным данным порох и секрет его изготовления появились во второй половине XIII в. Честь открытия дымного пороха приписывают монаху Бертольду Шварцу, памятник которому установили во Фрайбурге, в Германии. Однако, скорее всего, это была заслуга английского монаха из Оксфорда Роджера Бэкона (1214‒1294 гг.).
Он был одним из первых представителей экспериментальной науки, рьяно выступал в защиту наблюдения и опыта. Около 1252 г. он писал: «… селитры возьми шесть частей, пять частей светлого древесного угля и пять частей серы, и так ты получишь гром и молнию….». В 1875 г. Альфред Нобель писал о порохе: «Эта старинная смесь обладает и в самом деле замечательной гибкостью, которая позволяет приспособить ее для целей самого разнообразного свойства. Так, в шахте от нее требуется взрывать, но не стрелять, а в стволе орудия – стрелять, но не взрывать. Но, выполняя множество работ, она не в одной из них не достигает совершенства, и современная наука, вооруженная более изощренными инструментами, мало-помалу покушается на ее владения». Революционный поворот в пороходелии произошел в связи с получением нитратов целлюлозы и изобретением Полем Вьелем пироксилинового пороха. В 1984 г. исполнилось 100 лет со времени появления и непрерывного развития одного из интереснейших направлений в науке и технике – химии и технологии получения бездымных порохов. Этому событию была посвящена Всероссийская конференция в Казани и выпуск сборника статей. Сборнику предшествовала статья Л.В. Забелина, Г.Н. Марченко, А.В. Косточко «К 100-летию пироксилинового пороха». В ней говорилось, что бездымный пироксилиновый порох был получен впервые во Франции. Открытие это было засекречено, и долгое время состав и способ получения нового пороха был неизвестен. В России образец бездымного пороха был получен независимо в 1889 г. Э.В. Калачевым. «Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием», ‒ писал Д.И. Менделеев, имевший прямое и непосредственное отношение к становлению и утверждению в России производства бездымных порохов. Действительно, научные и технические ответвления от этой, казалось бы, специальной области дали жизнь ряду важнейших направлений в промышленности, народном хозяйстве и науке ‒ таких, как производство минеральных кислот, пластических масс (и в первую очередь ‒ целлулоида), специальных материалов (в том числе кислотоупорных), становление металлургии для удовлетворения постоянно повышающихся требований в области вооружения. Пороходелие вызвало также бурное развитие таких разделов химии, как коллоидная химия, физическая химия растворов, термоди
намика, диффузия, физико-механика полимеров, реология пластических масс, а химическая стабильность сложных гетерогенных систем, появившаяся в науке и практике пороходелия, и до настоящего времени продолжает быть передовой в химической науке. Более 500 лет дымный порох был единственным взрывчатым веществом, применявшимся в военном деле и в различных отраслях хозяйства. Появление пироксилина в 1840-х гг. вызвало попытки его применения оружейниками в качестве метательного средства, однако это не привело к желаемым результатам вследствие того, что горение пироксилина в сухом состоянии переходит во взрыв. Для ослабления газообразования необходимо было применять пироксилин в виде зерен большей плотности. В 1884 г. Вьель путем уплотнения пироксилина спиртоэфирным растворителем решил эту задачу. С появлением пироксилинового, а позднее ‒ нитроглицеринового пороха произошел коренной перелом в пороховом деле. Первые испытания пироксилинового пороха выявили исключительные его преимущества по сравнению с дымным: в 3 раза была повышена сила пороха, увеличены начальные скорости снарядов при меньшем весе заряда, уменьшена дымность выстрела, повышена безопасность эксплуатации огнестрельного оружия. В работах по усовершенствованию нитратцеллюлозных порохов всегда активная роль принадлежала отечественным ученым – Д.И. Менделееву, И.И. Захарову, В.И. Никольскому, Г.П. Киснемскому, А.В. Сапожникову, А.А. Шмидту, Р.А. Малахову, А.С. Бакаеву, Д.И. Гальперину, Б.П. Жукову и др. Знаковыми событиями в пороходелии были создание А. Нобелем баллиститного пороха, получение Ф. Абелем и Д. Дюаром в Великобритании кордитного пороха, получение Ф. Ольсеном ‒ сферического пороха. Развитие пороходелия идет непрерывно, особенно в направлении создания смесевых порохов или смесевых ракетных топлив, которые используются для реактивных двигателей. Большую роль в развитии пороходелия играют научные школы. В силу специфики мы говорим в первую очередь о российских школах. Особую роль и большое значение имеет Казанская школа пороходелия, представленная Казанским пороховым заводом, Казанским научноисследовательским институтом химическим продуктов и Инженерным химико-технологическим институтом Казанского национального исследовательского технологического университета.
ГЛАВА I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОЗНИКНОВЕНИИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АРТИЛЛЕРИИ И АРТИЛЛЕРИЙСКОЙ НАУКИ 1.1. История создания пороха, отечественной артиллерии и стрелкового оружия О возникновении огнестрельного оружия и пороха на Руси известно совсем немногое. В 80-х гг. XIV в. почти одновременно в ряде русских городов – Москве, Твери, Великом Новгороде, Пскове и других – появилось новое мощное оружие – пушки. Можно полагать, что это было именно тогда. В 1889 г. в царствование Александра III в Санкт-Петербурге отмечали 500-летие русской артиллерии, 600-летие отмечалось в 1982 г. Имеются сведения, что пушки были приобретены Дмитрием Донским, причем версии различны: имеется немецкий след, след литовско-смоленский и татарский. Таким образом, первенство в изобретении огнестрельных орудий может оспариваться целым рядом различных стран. Большинство ученых изобретение огнестрельного оружия приписывают арабам. В период с VII по XV вв. на Пиренейском полуострове существовало арабское государство, и с огнестрельным оружием европейцы познакомились у арабов. Его называли «мадфаа», что по-арабски означало «выдолбленная часть». В XIV в. огнестрельное оружие достаточно широко распространилось по всей Европе, в т.ч. и на Руси. Летопись Густынского СвятоТроицкого монастыря (1378 г.) повествует о «стрельбе огнистой», а Новгородская летопись (1382 г.) и Александровская летопись также свидетельствуют о том, что при защите Москвы от орд татарского хана Тохтамыша были применены так называемые «венские пушки». Первые образцы русских огнестрельных орудий – пищали (рис. 1) выгодно отличались от бомбард Запада. Пищали использовались для прицельной стрельбы по живой силе и укреплениям. Само слово «пищаль» на старославянском означает «дудка» и известно из летописных источников с XI в. применительно к огнестрельному орудию этот термин впервые упоминается около 1399 г. Причем были как ручные пищали (с оригинальными названиями «ручница», «самопал», «недометрок»), так и крепостные, предназначенные для стрельбы со стен укреплений (с треноги или лафета).
Рис. 1. Пищали – первое русское огнестрельное оружие Существовали разные виды пищалей-орудий: крепостные, осадные, стенобитные, полковые, полевые. Они могли быть железными, стальными, медными, бронзовыми, чугунными. В качестве снарядов использовались железные или чугунные ядра, а для ручных пищалей – пули. Пищали по сравнению с бомбардами были значительно прочнее и не разрывались при выстреле. Кроме того, дно пищали заделывалось кузнечным способом, а это обеспечивало долговечность орудия и безопасность стрельбы. Они также были и более подвижными, поскольку калибр их не превышал 110 мм. В XIV в. в Германии появилось гладкоствольное, фитильное, дульнозарядное ружье, которое называлось «аркебуза» (от франц. «harquebus»). Оно представляло собой арбалет особой конструкции с закрытым ложем, которое заряжалось металлическими шариками. Позднее для этих целей использовали порох и фитиль. Аркебуза заряжалась с дула и стреляла короткой стрелой или камешками, а позднее – свинцовыми пулями. Пороховой заряд поджигался с помощью фитильного замка. Вес аркебузы достигал 3 кг, калибр – 15–17 мм. Пуля, выпущенная из аркебузы образца XV в. имела дульную скорость около 300 м/сек и пробивала тяжелый рыцарский доспех на расстоянии 30–35 м. Длина ствола аркебузы составляла 30–40 калибров.
Необходимо отметить, что предшественниками аркебузы, мушкета и легкой пушки были «кулеврины» (от франц. «couleuvrine» – змеевидный). Это также огнестрельное оружие (рис. 2), в котором ствол был выкован из железных или медных полос. Прикреплялся он к деревянному ложу посредством 4–5 колец. Калибр – от 12,5 до 22 мм, длина – от 1,2 до 2,4 м, вес – от 5 до 28 кг (в зависимости от ручного или полевого применения). Рис. 2. Кулеврина – французская разновидность первых образцов ручного огнестрельного оружия Примерно в середине XV в. появляется стенобитный наряд, возникает осадная артиллерия. Пушки осадной артиллерии отличались от крепостных большими размерами и большей мощью огня. Одновременно на Руси создается и полевая артиллерия, которая называлась «малым нарядом», а затем – «полевым нарядом». Орудия полевой артиллерии имели меньший размер, поскольку их приходилось перевозить во время боя. Особенно бурное развитие отечествен-ной артиллерии в России произошло в XVI в., в период царствования Ивана Грозного (1547–1572 гг.). Крупнейшим военным событием в период его царствования была осада города-крепости Казани в 1551–1552 гг. Вот как это описывается в исторических документах: «Казань, расположенная на возвышенности, была окружена высокими дубовыми стенами из срубов, наполненных внутри землей и щебнем. Эти стены имели много башен и стрельниц. Подступы к одиннадцати городским воротам также были прикрыты деревянными срубами, наполненными землей. С севера и запада Казань прикрывалась реками Казанкой и Булак, с юга и востока – рвом шириной 6–7 и глубиной 15 м». Город-крепость Казань оборо