Н.В. Гаврилкин
Санкт-Петебург - "Цитадель" 1998 год, № 2(7)
Сканирование и редактирование – Валерий Лычёв
Санкт-Петебург - "Цитадель" 1998 год, № 2(7)
Сканирование и редактирование – Валерий Лычёв
7 октября 1916 г. на новейшем черноморском линкоре "Императрица Мария" произошел внутренний взрыв. В результате корабль затонул и Черноморский флот в разгаре войны лишился современного линкора. Комиссия по расследованию возможных причин взрыва высказала 3 предположения: 1) самовозгорание пороха; 2) небрежность в обращении с огнем или порохом; 3) злой умысел. Какое из предположений оказалось верным, неизвестно и сегодня.
В последние годы появились статьи доказывающие, что взрыв корабля произошел от самовозгорания или небрежного обращения с порохом... Для обсуждения вероятности таких утверждений прежде всего необходимо уяснить, что же из себя представлял бездымный порох зарядов 305-мм орудий линкора.
Основой всех бездымных порохов - порохов коллоидного типа являются нитраты целлюлозы. В чистом виде они имеют волокнистую структуру и по внешнему виду похожи на обыкновенную вату. В пороходелии применяются нитраты целлюлозы, различающиеся по степени нитринования, содержанием в них азота. Нитраты, содержащие более 12% азота называются пироксилинами, менее 12% - коллоксилинами.
Бездымные пороха различаются между собой технологией производства, применением различных пластификаторов-растворителей и сортом нитроцеллюлозы. Пороха, получаемые обработкой пироксилинов и спирто-эфирной смесью (летучим растворителем) именуются пироксилиновыми. Пороха на труднолетучем растворителе, изготовленные на основе коллоксилина, получили название баллиститов, а на основе пироксилина - кордитов. В них в качестве пластификатора и энергетической добавки используется нитроглицерин.
Для увеличения срока хранения порохов в их состав вводят стабилизаторы химической стойкости. Последние химически связывают выделяющиеся из пороха при хранении окислы азота или кислоты и тем самым замедляют процесс разложения пороха, увеличивая срок его служебной пригодности.
Наиболее распространенным таким стабилизатором является дифениламин. Пороха с дифениламином при разложении меняют окраску: сначала становятся коричневыми, затем зеленоватыми и, наконец, черными. Таким образом, по цвету пороха с дифениламином легко визуально определить степень его разложения.
Главнейшими факторами, определяющими способность пороха к длительному хранению, являются: его состав, качество исходных компонентов, способ производства, наличие "вредных" примесей и условия хранения. В присутствии большого количества воды не происходит ускорения разложения пороха, более того, без особого вреда его можно длительное время хранить и под водой. Однако во влажной атмосфере наблюдается ускорение процессов разложения пороха и продолжительность его "жизни" снижается. То же происходит и при повышении температуры среды при хранении.
При быстром нагревании небольшого количества нитроглицеринового пороха до температуры 200°С нитроглицерин быстро разлагается и взрывается. При нагревании большого количества этого пороха взрыв возможен и при более низкой температуре (180°). Именно такие свойства нитроглицериновых порохов и послужили причиной гибели трех британских линейных крейсеров в 1916 г. в Ютланском бою при попадании германских снарядов в башни главного калибра. В аналогичных ситуациях на немецких кораблях взрывов не происходило, а шло "выгорание" башни или погреба, так как на них применялись заряды только из пироксилинованного пороха.
При температурах порядка 165 - 175°С пироксилиновый порох весьма быстро, в течение нескольких минут разлагается и воспламеняется, но не взрывается. В случае продолжительного, многомесячного нагревания его при температуре около 60° происходит медленное разложение, которое может кончиться воспламенением. Нормальные температуры, при которых этот порох может храниться в условиях военного времени (до 30°) особого влияния на его химические качества не оказывают.
Случаи, когда разложение пироксилинового пороха заходило настолько далеко, что его можно определить визуально, были в России сравнительно редки. Отечественные пороха, изготовленные после 1907 г. из хорошего, вполне стойкого пироксилина, являлись настолько стабильными, что даже спустя 10 лет признаки разложения у них почти не наблюдались.
Определение химической стойкости пороха в лабораториях производили по качественной "пробе Вьеля". Суть ее состояла в определении промежутка времени, в течение которого испытуемое вещество, помещенное в герметически закрытом цилиндре в термостат с температурой 106,5° окрашивает стандартную лакмусовую бумажку в красный цвет. Для более точной оценки степени разложения пороха применяли "повторную пробу Вьеля". Она включала последовательный ряд испытаний "пробой Вьеля" с одной и той же "навеской" пороха. Каждый раз испытание продолжалось до появления красного окрашивания, но не более 6 часов, после чего пробу хранили при комнатной температуре. На следующий день испытание повторяли снова. Ежедневные опыты продолжали до получения красного окрашивания через 1 час от начала нагревания, но не более 10 дней. Порох считался пригодным к службе, если его химическая стойкость по "пробе Вьеля" составляла не менее 5,5 и по "повторной..." - 60 - 70 часов.
Мощность пороха, определяется его калорийностью. Чем она больше, тем выше температура пороховых газов при выстреле. При этом, нитроглицериновые пороха имеют более высокую температуру горения, чем пироксилиновые.
С увеличением содержания нитроглицерина в порохе увеличивается его калорийность, количество выделяемой при горении теплоты и соответственно повышается температура пороховых газов при выстреле и начальная скорость снаряда. При этом увеличивается разгар орудия.
Вредное действие пороховых газов на металл канала ствола, приводящее к его разрушению (разгару) было обнаружено вскоре после начала применения порохов коллоидного типа. Впервые на разгар стволов обратили серьезное внимание во время Англо-бурской войны (1899—1901), когда англичане применением кордитного пороха Ml (с содержанием нитроглицерина 58%) за короткий срок сумели вывести из строя большую часть своей артиллерии. В связи с этим Англия перешла на порох MD с уменьшенным до 30% содержанием нитроглицерина. Для сравнения - в динамите содержится 40% нитроглицерина! Специально произведенные опыты по применению пироксилиновых и кордитных порохов показали, что последние вызывают больший разгар стволов чем пириксилиновые даже при одинаковой калорийности.
С появлением порохов коллоидного типа, в России был взят курс на развитие производства порохов на летучем растворителе (пироксилиновых). Эти пороха успешно решали задачи стрельбы из всех видов полевой и морской артиллерии до окончания Первой мировой войны, поэтому вопрос о необходимости создания промышленности нитроглицериновых порохов даже не поднимался. В Англии, а также Италии и Японии, традиционно использовавших британских технологии в артиллерийском деле, для всех крупнокалиберных артиллерийских систем применяли нитроглицериновые пороха - кордиты.
До и во время Первой мировой войны русское морское ведомство получало пироксилиновые пороха для зарядов 305-мм орудий в 52 калибра с пяти отечественных заводов и одного американского.
С 1910 г. для обозначения присутствия в порохе стабилизатора химической стойкости (дифениламина) после условной буквы завода-изготовителя добавляли букву Д. Например, обозначение марки пороха партии ОД-16/14 для линкора Императрица Мария расшифровывается: "порох Охтинского завода, партия 16, изготовлен в1914 г. с однопроцентным содержанием дифениламина".
В годы войны порох в Россию поставляли из Англии (в том числе кордиты), Японии, Франции и США. Кордиты использовались только для английских же орудий полевой артиллерии. Остальные пороха применялись для орудий калибром не свыше 254 мм (береговая 254-мм пушка в 45 калибров). Исключением являлся "дюпоновский" порох марки А, которым снаряжались боевые заряды 305-мм орудий морского ведомства.
Для достижения высокой кучности падения снарядов необходимо применять для стрельбы одну партию пороха. Это является основным правилом подготовки орудий к стрельбе - разборка снарядов по весовым знакам и зарядов по партиям. Однако величина партии пороха при его изготовлении, определяется технологическими возможностями оборудования и не превышает 4 - 6 т. Для получения однообразия физико-химических и баллистических свойств производят смешивание нескольких партий пороха в одну большую. Величина такой (окончательной) партии при сдаче ее в казну достигает 30 и более тонн.
При приемке морским министерством каждая партия пороха подвергалась испытанию стрельбой на Главном морском артиллерийском полигоне под Санкт-Петербургом. При этом для нее определялся вес порохового заряда, при котором достигалась стандартная начальная скорость 305-мм снаряда образца 1911 г. весом в 470,9 кг - 762 м/с. В большинстве случаев вес заряда, состоявшего из двух полузарядов, составлял 132 кг, однако по результатам стрельб его могли корректировать в пределах 130 - 135 кг. Партия пороха ОД-16/14, находившегося на линкоре "Императрица Мария" в момент катастрофы, была испытана в январе 1915 г.
Большое внимание уделялось контролю за хранением пороха. Согласно инструкции для "Заведывающих портовыми артлабораториями и Начальников складов огнеприпасов по надзору за боевыми припасами" все бездымные пороха, "находящиеся на службе" в морском министерстве в береговых складах и на кораблях должны были подвергаться осмотру и контрольным испытаниям. Пороха с содержанием 1% дифениламина должны были проверяться в первый раз через шесть лет после изготовления, в дальнейшем - через каждые три года. Пороха с содержанием 0,5% дифениламина, изготовленные до 1917 г., должны были проверяться первый раз через пять лет после изготовления, а затем через каждые два года. При этом испытывалась герметичность укупорки и проводился осмотр пороховых элементов на возможность появления лент с признаками разложения.
Для укупорки зарядов к орудиям картузного заряжания применялись футляры и пеналы. Заряды калибра 120 - 130 мм упаковывались в пеналы, а заряды орудий более крупного калибра - в футляры. С 1909 г. изготавливались пеналы нового образца со съемной крышкой на специальной мастике с высокой температурой плавления. Вновь изготовляемые футляры также имели съемную крышку. Футляры полузарядов для 305-мм орудий изготавливались из листовой оцинкованной стали толщиной 1,6 мм с шестью кольцевыми выступами для укрепления стенок; кольца крышки и корпуса футляра - из листовой красной меди или латуни, Высота футляра составляла 1323 мм, диаметр — 320 мм. Он был полностью герметичен. При приемке и после обновления каждый футляр опробовался. Причем он должен был выдерживать при испытании наружное давление, равное давлению напора воды при погружении футляра на глубину 12 метров. Изоляция самих зарядов в футлярах производилась с помощью асбестовых листов толщиной 3 - 4 мм, которые выкладывались внутри таким образом, чтобы металл укупорки не прикасался бы к заряду. При этом, при перемещении заряда асбестовая изоляция не должна была сдвигаться и нарушать своего положения.
В процессе горения заряда в каморе ствола количество газов увеличивается, а объем каморы, в котором происходит горение пороха, остается в начале постоянным. Вследствие этого давление постепенно возрастает. Когда давление пороховых газов достигает величины достаточной для смещения снаряда и врезания ведущего пояска в нарезы канала ствола (это давление равно в среднем 300 кг/см), начинается движение снаряда. При этом увеличивается объем заснарядного пространства в котором горит порох, но так как количество образующихся газов в единицу времени в начале движения снаряда превышает увеличение объема заснарядного пространства, то давление в канале ствола продолжает возрастать и в определенный момент времени достигает максимального значения. Этому моменту соответствует положение равновесия между увеличением количества образующихся пороховых газов и увеличением объема заснарядного пространства. С увеличением скорости движения снаряда по каналу ствола объем заснарядного пространства начинает увеличиваться быстрее, давление пороховых газов постепенно снижается. Максимальное давление пороховых газов в орудиях главного калибра линкоров типа "Севастополь" составляет 2400 кг/см. В течение доли секунды в каморе орудия объемом 224,6 литра сгорает 130 кг пороха без перехода горения в детонацию. В пороховом погребе на каждый полузаряд приходится намного больше объема, чем на полузаряд в каморе орудия. Даже при сгорании всего пороха в погребе давление будет намного меньше, чем в каморе. Поэтому переход горения в детонацию при воспламенении всех полузарядов в пороховом погребе корабля невозможен. Необходимо учесть, что в пороховом погребе первой башни Императрицы Марии, из-за перегрузки носовой части, имелось по 70 снарядов на орудие с соответствующим количеством полузарядов, а не по 100, как предусматривалось проектом.
Разложение пороха в полузарядах, хранящихся в соседних ячейках происходит неравномерно и с различной скоростью. Это происходит из-за того, что порох в каждом отдельном герметически закрытом футляре по разному выделяет растворитель и находится в условиях различной влажности. Концентрация воды и растворителя в различных полузарядах хоть и слабо, но отличается друг от друга. Этого достаточно для получения различной скорости разложения пороха. Таким образом, при практически одинаковой степени разложения пороха вероятность одновременной вспышки всех полу зарядов, находящихся в одном пороховом погребе, равна нулю. В конкретный момент времени может воспламениться только один полузаряд, от которого загорятся другие, находящиеся рядом.
Что из этого получается, видно из аварии произошедшей 30 октября 1915 г. в носовой башне балтийского линкора Севастополь, имевшего практически идентичный с Императрицей Марией тип трехорудийной башенной установки главного калибра, устройство снарядных и зарядных погребов, а также их систем.
Во время постановки линкора на якорь в Кронштадтской гавани после выхода его из дока, производилась перегрузка 42 полузарядов из верхнего в нижний погреб. Когда работа была почти закончена, один из трех оставшихся наверху полузарядов сорвался со стропа и упал с высоты около 8 м на палубу нижнего порохового погреба. Туг же произошло его воспламенение с последующим воспламенением находившихся рядом полузарядов. Несмотря на быстрое распространение пламени, взрыва в течение 6 - 8 минут не произошло. Затем было включено орошение и по затоплению погреба на один метр пожар прекратился.
Аналогичная картина наблюдалась бы при воспламенении по различным причинам одного полузаряда на линкоре "Императрица Мария". Скорость распространения пламени в пороховом погребе была бы очень большой - прошло около двух минут от появления дыма до момента взрыва, поэтому велика вероятность воспламенения не одного, а нескольких полузарядов в разных местах порохового погреба носовой башни линкора...
В июле - августе 1917 г. полузаряды с порохом партии ОД-16/14 извлекли из погребов 2-й, 3-й и 4-й башен Императрицы Марии, после се подъема в Севастополе, и отправили в арсенал. В 1919-м, ввиду острой необходимости в порохах, эти полузаряды были подвергнуты осмотру и сортировке. Часть зарядов имела негерметичную укупорку и была залита водой и илом, картузы и стягивающие их шелковые шнуры совершенно истлели. В исправных футлярах порох не изменился.
В 1927 г. про порох Императрицы Марии вновь вспомнили... В лаборатории ЦОЗа были проведены испытания физико-химических качеств образцов партии ОД-16/14. Они показали полное соответствие данным приемных испытаний партии в январе 1915-го. Содержание дифениламина оказалось в пределах 0,8—0,9% (вместо 1% в 1915 г.). Это при том, что дифениламин полностью разлагается при нейтрализации выделяющихся при разложении пороха окислов азота. Вспышка по "пробе Вьсля" при 135° через 6 часов не произошла. Сумма часов по десяти повторным нагреваниям при 106,5° составляла от 53,5 до 64 часов.
Затем порох был испытан стрельбой на Научно-испытательном артиллерийском полигоне РККА под Ленинградом в январе 1927 г. Полученные результаты оказались почти идентичными приемным: начальная скорость снаряда весом 479,94 кг, при заряде в 130,04 кг (как в 1915 г.) составила 755 м/с вместо 762 м/с в 1915-м, среднее давление пороховых газов в канале ствола -2250 - 2340 кг/см, против 2360 кг/см во время приемных испытаний. Полученные данные указывали на хорошую сохранность пороха партии ОД-16/14.
Всех приведенных данных достаточно чтобы отметить, что взрыв линкора Императрица Мария произошел не от воспламенения отдельного полузаряда вследствие неосторожного обращения с порохом и не от самовозгорания пороха при его химическом разложении, а от другой причины.
Источники и литература
1. РГАВМФ, ф. р-1565, оп. 1, д.45.
2. Ласопов В.А. Свойства и технология взрывчатых веществ. М., 1934.
3. Рудников М.Л. и др. Краткий курс порохов и взрывчатых веществ. М., 1955.
4. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. М., 1949.
5. Крылов А.Н. Мои воспоминания. Л., 1984.
6. Левицкий В.А., Заболоцкий В.П. Почему же погибла "Императрица Мария"? // Морской исторический сборник. Выпуск 3. СПб., 1992.
7. Пузыревский К.П. Повреждения кораблей от артиллерии и борьба за живучесть. Л., 1940.