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
Доступ онлайн
В корзину
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.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
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. ис- след. 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 крупней- ших государственных заводов России – Казанский пороховой завод. Выдающиеся представители этой школы сделали чрезвычайно много для развития пороходелия в России. История Казанской поро- ховой школы, как история пороховой науки и промышленности вооб- ще, интересна и поучительна. Она богата различными событиями, дос- тижениями и успехами. Казанская пороховая школа, как было задумано и предназначено, служила интересам военно-промышленного комплек- са России и сумела разработать Отечеству целый ряд эффективных тех- нологий, найти решение крупных научно-технических проблем. Широкий круг специалистов-пороходелов и, в особенности, моло- дых специалистов, к сожалению, мало знакомы с историей создания и сто- навления Казанской пороховой школы и специалистами, ее представляю- щими. Данная книга призвана восполнить этот пробел, рассказав об исто- рии 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 различ- ных производственных условиях. Судьбы их интересны и во многом тра- гичны, многие работали в ужасающих условиях («шарашке»). Это все не- обходимо 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 рас- сказано 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 интересую- щие нас материалы. Авторы благодарны академику РАРАН Л.В. Забе- лину, сотрудникам КПЗ «ГосНИИХП», предоставившим материалы заводского музея, сотрудникам кафедры ХТВМС КНИТУ за помощь в подготовке рукописи. Особую благодарность авторы хотели бы принес- ти В.К. Мингазовой, Н.Н. Никитиной, Г.И. Заббаровой, Е.Л. Матухину.
ВВЕДЕНИЕ Пороха – это энергетические конденсированные твердые мно- гокомпонентные системы, способные к устойчивому закономерному горению без доступа извне кислорода с выделением тепла и газооб- разных продуктов. Пороха используются в качестве источника энергии для мета- ния снарядов и приведения в движение ракет, а также в газогенерато- рах, воспламенителях, огнепроводных шнурах, фейерверочных уст- ройствах и для других целей. Используют их в виде зарядов, состоя- щих из элементов различных размеров и геометрической формы (пла- стины, 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 ору- дии 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 огне- стрельного оружия. Без пороха не было бы легендарной ракетной ус- тановки 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 гаран- тии 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 раз- личных сооружений. Порох горит чрезвычайно быстро, т.к. имеет собственный ис- точник кислорода при горении, при этом выделяя большой объем га- зов. 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 сте- пени стало возможным благодаря наличию порохов с широким интер- валом 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. автомат- ные, 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 из- вестным 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 горе- ние. В даосском тексте, датируемом серединой IX в., написано: «Некото- рые 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 фейервер- ков, является заблуждением, они быстро нашли ему применение в воен- ном деле. В 808 г. алхимик Цин Сюйдзы описал способ приготовления смеси из серы, селитры и угля и, хотя по пропорциям этот состав от- личался от классического (75 % селитры, 15 % древесного угля, 10 % серы), его уже можно считать порохом. Китайцы обнаружили, что та- кие составы могут обладать «толкающей силой» и их можно исполь- зовать 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, ре- гулирующие скорость горения. Китайцы одними из первых (алхимик Чэнен Иню, 850 г.) вос- пользовались 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. Ка- лачевым. «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. Киснемско- му, 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 научно- исследовательским 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 полу- острове существовало арабское государство, и с огнестрельным ору- жием европейцы познакомились у арабов. Его называли «мадфаа», что по-арабски означало «выдолбленная часть». В XIV в. огнестрельное оружие достаточно широко распростра- нилось по всей Европе, в т.ч. и на Руси. Летопись Густынского Свято- Троицкого монастыря (1378 г.) повествует о «стрельбе огнистой», а Нов- городская летопись (1382 г.) и Александровская летопись также свиде- тельствуют о том, что при защите Москвы от орд татарского хана Тох- тамыша 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 озна- чает «дудка» и известно из летописных источников с XI в. примени- тельно к огнестрельному орудию этот термин впервые упоминается около 1399 г. Причем были как ручные пищали (с оригинальными названия- ми «ручница», «самопал», «недометрок»), так и крепостные, предна- значенные 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 железны- ми, стальными, медными, бронзовыми, чугунными. В качестве снаря- дов использовались железные или чугунные ядра, а для ручных пища- лей – пули. Пищали по сравнению с бомбардами были значительно проч- нее и не разрывались при выстреле. Кроме того, дно пищали заделы- валось кузнечным способом, а это обеспечивало долговечность орудия и безопасность стрельбы. Они также были и более подвижными, по- скольку 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, воз- никает осадная артиллерия. Пушки осадной артиллерии отличались от крепостных большими размерами и большей мощью огня. Одновременно на Руси создается и полевая артиллерия, кото- рая называлась «малым нарядом», а затем – «полевым нарядом». Ору- дия полевой артиллерии имели меньший размер, поскольку их прихо- дилось перевозить во время боя. Особенно бурное развитие отечествен-ной артиллерии в России про- изошло в XVI в., в период царствования Ивана Грозного (1547–1572 гг.). Крупнейшим военным событием в период его царствования бы- ла осада города-крепости Казани в 1551–1552 гг. Вот как это описыва- ется в исторических документах: «Казань, расположенная на возвы- шенности, была окружена высокими дубовыми стенами из срубов, на- полненных 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-
Доступ онлайн
В корзину