La pólvora sin humo es un tipo de propulsor utilizado en armas de fuego y artillería que produce menores cantidades de humo cuando se dispara, a diferencia de la pólvora negra . El término es exclusivo de los Estados Unidos y generalmente no se usa en otros países de habla inglesa, [1] que inicialmente usaban nombres de propiedad como " Ballistite " y " Cordite " pero gradualmente se cambiaron a "propulsor" como término genérico.
El polvo sin humo fue inventado originalmente en 1884 por Paul Vieille .
La base de la expresión "sin humo" es que los de combustión productos son principalmente gaseoso , en comparación a los productos alrededor de 55% de sólidos (principalmente carbonato de potasio , sulfato de potasio y sulfuro de potasio ) para polvo negro. [2] A pesar de su nombre, la pólvora sin humo no está completamente libre de humo ; [3] : 44 aunque puede haber poco humo perceptible de las municiones de armas pequeñas, el humo de los disparos de artillería puede ser considerable. Este artículo se centra en las formulaciones de nitrocelulosa , pero el término polvo sin humo también se utilizó para describir varias mezclas de picrato conoxidantes de nitrato , clorato o dicromato durante finales del siglo XIX, antes de que las ventajas de la nitrocelulosa se hicieran evidentes. [4] : 146-149
Desde el siglo XIV [5], la pólvora no era en realidad un " polvo " físico , y el polvo sin humo solo se puede producir como material granular granulado o extruido . [ cita requerida ] La pólvora sin humo permitió el desarrollo de armas de fuego modernas semiautomáticas y completamente automáticas y calzones y cañones más ligeros para la artillería. La pólvora quemada deja una suciedad espesa y pesada que es higroscópica y provoca la oxidación del cañón. La suciedad que deja el polvo sin humo no presenta ninguna de estas propiedades (aunque algunos compuestos de imprimación pueden dejar sales higroscópicas que tienen un efecto similar; los compuestos de imprimación no corrosivos se introdujeron en la década de 1920 [4] : 21 ). Esto hace que un arma de fuego de carga automática con muchas partes móviles sea factible (que de otro modo se atascaría o se atascaría bajo una fuerte suciedad de pólvora negra).
Los polvos sin humo se clasifican típicamente como explosivos de la división 1.3 según las Recomendaciones de las Naciones Unidas sobre el transporte de mercancías peligrosas : reglamentos modelo , reglamentos regionales (como ADR ) y reglamentos nacionales. Sin embargo, se utilizan como propulsores sólidos ; en uso normal, sufren deflagración en lugar de detonación .
Fondo
Antes de la introducción generalizada de la pólvora sin humo, el uso de pólvora o pólvora negra causaba muchos problemas en el campo de batalla. Los comandantes militares desde las guerras napoleónicas informaron dificultades para dar órdenes en un campo de batalla oscurecido por el humo de los disparos. Las órdenes verbales no se podían escuchar por encima del ruido de las armas y las señales visuales no se podían ver a través del denso humo de la pólvora utilizada por las armas. A menos que hubiera un viento fuerte, después de algunos disparos, los soldados que usaban munición de pólvora tendrían su vista oscurecida por una enorme nube de humo. Los francotiradores u otros tiradores ocultos fueron delatados por una nube de humo sobre el puesto de tiro. La pólvora es un explosivo bajo que no detona, sino que deflagra (arde rápidamente a velocidad subsónica ). La pólvora produce presiones más bajas y es aproximadamente tres veces menos potente en comparación con la pólvora sin humo. [6] La pólvora también es corrosiva, por lo que la limpieza es obligatoria después de cada uso. Asimismo, la tendencia de la pólvora a producir incrustaciones graves hace que las acciones se atasquen y, a menudo, dificulta la recarga.
Nitroglicerina y algodón pólvora
La nitroglicerina fue sintetizada por el químico italiano Ascanio Sobrero en 1847. [7] : 195 Posteriormente fue desarrollado y fabricado por Alfred Nobel como explosivo industrial, pero aún así no era adecuado como propulsor: a pesar de sus cualidades energéticas y sin humo, detona en lugar de deflagrarse suavemente, lo que lo hace más propenso a hacer añicos un arma que a propulsar un proyectil. La nitroglicerina también es muy sensible, por lo que no es apta para ser transportada en condiciones de campo de batalla.
Un gran paso adelante fue la invención del algodón pólvora , un material a base de nitrocelulosa, por el químico alemán Christian Friedrich Schönbein en 1846. Promovió su uso como explosivo de detonación [8] : 28 y vendió los derechos de fabricación al Imperio austríaco . Guncotton era más poderoso que la pólvora, pero al mismo tiempo volvía a ser algo más inestable. John Taylor obtuvo una patente inglesa para guncotton; y John Hall & Sons comenzaron a fabricar en Faversham .
El interés inglés languideció después de que una explosión destruyera la fábrica de Faversham en 1847. El barón austríaco Wilhelm Lenk von Wolfsberg construyó dos plantas de algodón pólvora que producían propulsor de artillería, pero también eran peligrosas en condiciones de campo, y las armas que podían disparar miles de rondas con pólvora negra llegarían al fin de su vida útil después de solo unos pocos cientos de disparos con el algodón pólvora más potente. Las armas pequeñas no pudieron soportar las presiones generadas por el algodón pólvora.
Después de que una de las fábricas austriacas explotara en 1862, Thomas Prentice & Company comenzó a fabricar algodón pólvora en Stowmarket en 1863; y el químico de la Oficina de Guerra Británica , Sir Frederick Abel, comenzaron una investigación exhaustiva en Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills que condujo a un proceso de fabricación que eliminó las impurezas en la nitrocelulosa, haciéndola más segura de producir y un producto estable más seguro de manipular. Abel patentó este proceso en 1865 cuando explotó la segunda fábrica de algodón pólvora de Austria. Después de que la fábrica de Stowmarket explotara en 1871, Waltham Abbey comenzó la producción de algodón pólvora para torpedos y ojivas para minas. [4] : 141–144
Mejoras de propulsores
En 1863, el capitán de artillería prusiano Johann FE Schultze patentó un propulsor de armas pequeñas de madera dura nitrada impregnada con salitre o nitrato de bario . Prentice recibió una patente de 1866 por un polvo deportivo de papel nitrado fabricado en Stowmarket, pero la uniformidad balística se deterioró cuando el papel absorbió la humedad atmosférica. En 1871, Frederick Volkmann recibió una patente austriaca por una versión colocada de polvo Schultze llamada Collodin , que fabricó cerca de Viena para su uso en armas de fuego deportivas. Las patentes austriacas no se publicaron en ese momento, y el Imperio austríaco consideró la operación una violación del monopolio gubernamental sobre la fabricación de explosivos y cerró la fábrica de Volkmann en 1875. [4] : 141-144
En 1882, Explosives Company en Stowmarket patentó una formulación mejorada de algodón nitrado gelatinizado por éter-alcohol con nitratos de potasio y bario . Estos propulsores eran adecuados para escopetas, pero no para rifles, [9] : 138-139 porque el estriado da como resultado una resistencia a una expansión suave del gas, que se reduce en las escopetas de ánima lisa .
En 1884, Paul Vieille inventó un polvo sin humo llamado Poudre B (abreviatura de poudre blanche , polvo blanco , a diferencia del polvo negro ) [7] : 289-292 hecho de 68,2% de nitrocelulosa insoluble , 29,8% de nitrocelulosa soluble gelatinizada con éter y 2 % de parafina. Esto fue adoptado para el rifle Lebel . [9] : 139 Se pasó a través de rodillos para formar hojas delgadas de papel, que se cortaron en hojuelas del tamaño deseado. [7] : 289-292 El propulsor resultante , hoy conocido como pirocelulosa , contiene algo menos de nitrógeno que el algodón pólvora y es menos volátil. Una característica particularmente buena del propulsor es que no detonará a menos que esté comprimido, lo que lo hace muy seguro de manejar en condiciones normales.
La pólvora de Vieille revolucionó la eficacia de las armas pequeñas porque casi no emitía humo y era tres veces más potente que la pólvora negra. Una velocidad de salida más alta significaba una trayectoria más plana y menos deriva del viento y caída de bala, lo que hacía factibles disparos de 1.000 m (1.094 yardas). Dado que se necesitaba menos pólvora para propulsar una bala, el cartucho podía hacerse más pequeño y más ligero. Esto permitió a las tropas llevar más municiones por el mismo peso. Además, se quemaría incluso cuando esté mojado. La munición de pólvora negra debía mantenerse seca y casi siempre se almacenaba y transportaba en cartuchos herméticos.
Otros países europeos lo siguieron rápidamente y comenzaron a usar sus propias versiones de Poudre B, siendo las primeras Alemania y Austria, que introdujeron nuevas armas en 1888. Posteriormente, Poudre B se modificó varias veces con la adición y eliminación de varios compuestos. Krupp comenzó a agregar difenilamina como estabilizador en 1888. [4] : 141-144
Mientras tanto, en 1887, Alfred Nobel obtuvo una patente inglesa para una pólvora sin humo que llamó Ballistite . En este propulsor, la estructura fibrosa del algodón (nitrocelulosa) fue destruida por una solución de nitroglicerina en lugar de un disolvente. [9] : 140 En Inglaterra en 1889, un polvo similar fue patentado por Hiram Maxim , y en los Estados Unidos en 1890 por Hudson Maxim . [10] Ballistite fue patentado en los Estados Unidos en 1891.
Los alemanes adoptaron balistita para uso naval en 1898, llamándola WPC / 98. Los italianos lo adoptaron como filita , en forma de cordón en lugar de escamas, pero al darse cuenta de sus inconvenientes cambiaron a una formulación con nitroglicerina que llamaron solenita . En 1891, los rusos encargaron al químico Mendeleev que encontrara un propulsor adecuado. Creó nitrocelulosa gelatinizada por éter-alcohol, que produjo más nitrógeno y una estructura coloidal más uniforme que el uso francés de nitro-algodones [11] en Poudre B. Lo llamó pirocolodión . [9] : 140
Gran Bretaña llevó a cabo pruebas con todos los tipos de propulsores que se les llamó la atención, pero no estaban satisfechos con todos ellos y buscaron algo superior a todos los tipos existentes. En 1889, Sir Frederick Abel , James Dewar y el Dr. W Kellner patentaron (Nos 5614 y 11,664 a nombre de Abel y Dewar) una nueva formulación que se fabricó en la Royal Gunpowder Factory en Waltham Abbey. Entró en servicio británico en 1891 como Cordite Mark 1. Su composición principal era 58% de nitroglicerina , 37% de algodón pólvora y 3% de gelatina mineral. Una versión modificada, Cordite MD, entró en servicio en 1901, con el porcentaje de algodón pólvora aumentado al 65% y la nitroglicerina reducido al 30%. Este cambio redujo la temperatura de combustión y, por lo tanto, la erosión y el desgaste del cilindro. Las ventajas de Cordite sobre la pólvora se redujeron a la presión máxima en la cámara (por lo tanto, pantalones más ligeros, etc.) pero a una presión más alta. La cordita se puede fabricar en cualquier forma o tamaño deseado. [9] : 141 La creación de la cordita dio lugar a una larga batalla judicial entre Nobel, Maxim y otro inventor por una supuesta infracción de patente británica .
La Anglo-American Explosives Company comenzó a fabricar su pólvora en Oakland, Nueva Jersey en 1890. DuPont comenzó a producir algodón pólvora en Carneys Point Township, Nueva Jersey en 1891. [4] : 146-149 Charles E. Munroe de la Estación Naval de Torpedos en Newport, Rhode Island, patentó una formulación de algodón pólvora colocada con nitrobenceno, llamada Indurite , en 1891. [7] : 296–297 Varias empresas estadounidenses comenzaron a producir pólvora sin humo cuando Winchester Repeating Arms Company comenzó a cargar cartuchos deportivos con pólvora Explosives Company en 1893. California Powder Works comenzó a producir una mezcla de nitroglicerina y nitrocelulosa con picrato de amonio como Peyton Powder , Leonard Smokeless Powder Company comenzó a producir nitroglicerina - nitrocelulosa Ruby en polvo, Laflin & Rand negociaron una licencia para producir Ballistite y DuPont comenzó a producir polvo de escopeta sin humo. El ejército de los Estados Unidos evaluó 25 variedades de pólvora sin humo y seleccionó los polvos Ruby y Peyton como los más adecuados para su uso en el rifle de servicio Krag-Jørgensen . Se prefirió el rubí , porque se requería el estañado para proteger los cartuchos de latón del ácido pícrico en el polvo de Peyton . En lugar de pagar las regalías requeridas por Ballistite , Laflin & Rand financió la reorganización de Leonard como American Smokeless Powder Company. El teniente del ejército de los Estados Unidos, Whistler, ayudó al superintendente de fábrica de American Smokeless Powder Company, Aspinwall, a formular un polvo mejorado llamado WA por sus esfuerzos. La pólvora sin humo WA fue el estándar para los rifles del servicio militar de los Estados Unidos desde 1897 hasta 1908. [4] : 146-149
En 1897, el teniente de la Marina de los Estados Unidos, John Bernadou, patentó un polvo de nitrocelulosa coloreada con éter-alcohol. [7] : 296–297 La Marina autorizó o vendió patentes para esta formulación a DuPont y California Powder Works mientras conservaba los derechos de fabricación de la Naval Powder Factory, Indian Head, Maryland construida en 1900. El Ejército de los Estados Unidos adoptó la Marina formulación base en 1908 y comenzó a fabricar en Picatinny Arsenal . [4] : 146-149 Para entonces, Laflin & Rand se habían hecho cargo de la American Powder Company para proteger su inversión, y DuPont había comprado Laflin & Rand en 1902. [12] Tras obtener un arrendamiento de 99 años de los explosivos En 1903, DuPont disfrutó del uso de todas las patentes importantes de pólvora sin humo en los Estados Unidos y pudo optimizar la producción de pólvora sin humo. [4] : 146-149 Cuando la acción antimonopolio del gobierno obligó a la desinversión en 1912, DuPont retuvo las formulaciones de polvo sin humo de nitrocelulosa utilizadas por el ejército de los Estados Unidos y lanzó las formulaciones de base doble utilizadas en municiones deportivas a la reorganizada Hercules Powder Company . Estos propulsores más nuevos y potentes eran más estables y, por lo tanto, más seguros de manejar que Poudre B.
Formulaciones quimicas
Actualmente, los propulsores que utilizan nitrocelulosa ( velocidad de detonación 7.300 m / s (23.950 pies / s), factor RE 1,10) (normalmente un coloide de éter-alcohol de nitrocelulosa) como único ingrediente propulsor explosivo se describen como polvo de base única . [7] : 297
Las mezclas de propulsores que contienen nitrocelulosa y nitroglicerina (velocidad de detonación 7.700 m / s (25.260 pies / s), factor RE 1,54) como ingredientes propulsores explosivos se conocen como polvo de base doble . Alternativamente , el dinitrato de dietilenglicol (velocidad de detonación 6.610 m / s (21.690 pies / s), factor RE 1,17) se puede usar como reemplazo de nitroglicerina cuando son importantes las temperaturas de llama reducidas sin sacrificar la presión de la cámara. [7] : 298 La reducción de la temperatura de la llama reduce significativamente la erosión del cilindro y, por tanto, el desgaste. [ cita requerida ]
Durante la década de 1930, se desarrolló un propulsor de base triple que contenía nitrocelulosa, nitroglicerina o dinitrato de dietilenglicol y una cantidad sustancial de nitroguanidina (velocidad de detonación 8.200 m / s (26.900 pies / s), factor RE 0,95) como ingredientes propulsores explosivos. Estas mezclas de "propelente frío" han reducido la temperatura de llama y flash sin sacrificar la presión de la cámara en comparación con los propelentes de base simple y doble, aunque a costa de más humo. En la práctica, los propulsores de triple base se reservan principalmente para municiones de gran calibre, como las que se utilizan en artillería (naval) y cañones de tanques . Durante la Segunda Guerra Mundial, tuvo algún uso por parte de la artillería británica. Después de esa guerra, se convirtió en el propulsor estándar en todos los diseños británicos de municiones de gran calibre, excepto en las armas pequeñas. La mayoría de las naciones occidentales, excepto Estados Unidos, siguieron un camino similar. [ cita requerida ]
A finales del siglo XX comenzaron a aparecer nuevas formulaciones de propulsores. Estos se basan en nitroguanidina y explosivos de alta potencia del tipo RDX (velocidad de detonación 8.750 m / s (28.710 pies / s), factor RE 1,60). [ cita requerida ]
Las velocidades de detonación tienen un valor limitado para evaluar las velocidades de reacción de los propulsores de nitrocelulosa formulados para evitar la detonación. Aunque la reacción más lenta se describe a menudo como ardiente debido a productos finales gaseosos similares a temperaturas elevadas, la descomposición difiere de la combustión en una atmósfera de oxígeno . La conversión de propulsores de nitrocelulosa en gas a alta presión procede de la superficie expuesta al interior de cada partícula sólida de acuerdo con la ley de Piobert . Los estudios de reacciones propelentes sólidas de base simple y doble sugieren que la velocidad de reacción se controla mediante la transferencia de calor a través del gradiente de temperatura a través de una serie de zonas o fases a medida que la reacción avanza desde la superficie hacia el sólido. La porción más profunda del sólido que experimenta transferencia de calor se derrite y comienza la transición de fase de sólido a gas en una zona de espuma . El propulsor gaseoso se descompone en moléculas más simples en una zona de efervescencia circundante . La energía se libera en una zona de llama exterior luminosa donde las moléculas de gas más simples reaccionan para formar productos de combustión convencionales como vapor y monóxido de carbono . [13] La zona de espuma actúa como un aislante que ralentiza la velocidad de transferencia de calor desde la zona de la llama al sólido sin reaccionar. Las tasas de reacción varían con la presión; porque la espuma permite una transferencia de calor menos efectiva a baja presión, con una mayor transferencia de calor a medida que presiones más altas comprimen el volumen de gas de esa espuma. Los propulsores diseñados para una presión mínima de transferencia de calor pueden fallar en mantener la zona de la llama a presiones más bajas. [14]
Inestabilidad y estabilización
La nitrocelulosa se deteriora con el tiempo y produce subproductos ácidos. Esos subproductos catalizan el deterioro adicional, aumentando su tasa. El calor liberado, en caso de almacenamiento a granel del polvo, o bloques demasiado grandes de propulsor sólido, puede provocar la autoignición del material. Los propulsores de nitrocelulosa de base única son higroscópicos y más susceptibles a la degradación; Los propulsores de base doble y de base triple tienden a deteriorarse más lentamente. Para neutralizar los productos de descomposición, que de otro modo podrían causar la corrosión de los metales de los cartuchos y cañones de las armas, se agrega carbonato de calcio a algunas formulaciones. [ cita requerida ]
Para evitar la acumulación de productos de deterioro, se agregan estabilizadores . La difenilamina es uno de los estabilizadores más comúnmente utilizados. Los análogos nitrados de difenilamina formados en el proceso de estabilización del polvo en descomposición se utilizan a veces como estabilizadores. [3] : 28 [7] : 310 Los estabilizadores se añaden en una cantidad de 0,5 a 2% de la cantidad total de la formulación; cantidades mayores tienden a degradar sus propiedades balísticas. La cantidad de estabilizador se agota con el tiempo. Los propulsores almacenados deben comprobarse periódicamente la cantidad de estabilizador restante, ya que su agotamiento puede provocar la autoignición del propulsor. [ cita requerida ]
Variaciones físicas
El polvo sin humo puede comprimirse en pequeñas bolas esféricas o extruirse en cilindros o tiras con muchas formas de sección transversal (tiras con varias proporciones rectangulares, cilindros de uno o varios orificios, cilindros ranurados) utilizando disolventes como el éter. Estas extrusiones se pueden cortar en trozos cortos ("copos") o largos ("cordones" de muchas pulgadas de largo). La pólvora de cañón tiene las piezas más grandes. [ cita requerida ]
Las propiedades del propulsor están muy influenciadas por el tamaño y la forma de sus piezas. El área de superficie específica del propulsor influye en la velocidad de combustión, y el tamaño y la forma de las partículas determinan el área de superficie específica. Mediante la manipulación de la forma, es posible influir en la velocidad de combustión y, por tanto, en la velocidad a la que aumenta la presión durante la combustión. El polvo sin humo se quema solo en la superficie de las piezas. Las piezas más grandes se queman más lentamente y la velocidad de combustión se controla aún más mediante recubrimientos disuasorios de llamas que retrasan ligeramente la combustión. La intención es regular la velocidad de combustión de modo que se ejerza una presión más o menos constante sobre el proyectil propulsado mientras esté en el cañón para obtener la mayor velocidad. Las perforaciones estabilizan la velocidad de combustión porque a medida que el exterior se quema hacia adentro (reduciendo así el área de la superficie de combustión), el interior se está quemando hacia afuera (aumentando así el área de superficie de combustión, pero más rápido, para llenar el volumen creciente de barril presentado por los proyectil). [3] : 41–43 Los polvos de pistola de combustión rápida se fabrican extruyendo formas con más área, como escamas, o aplanando los gránulos esféricos. El secado generalmente se realiza al vacío. Los disolventes se condensan y reciclan. Los gránulos también están recubiertos con grafito para evitar que las chispas de electricidad estática provoquen igniciones no deseadas. [7] : 306
Los propulsores de combustión más rápida generan temperaturas y presiones más altas, sin embargo, también aumentan el desgaste de los cañones de las armas. [ cita requerida ]
Componentes propulsores sin humo
Las formulaciones de propulsores pueden contener varios componentes energéticos y auxiliares:
- Propulsores
- Nitrocelulosa , un componente energético de la mayoría de los propulsores sin humo [15] : 5
- Nitroglicerina , un componente energético de formulaciones de base doble y triple base [15] : 5
- Nitroguanidina , un componente de las formulaciones de base triple [15] : 5
- DINA (bis-nitroxietilnitramina; dinitrato de dietanolamina, DEADN; DHE) [15] : 104
- Fivonita (tetranitrato de 2,2,5,5-tetrametilol-ciclopentanona, CyP) [15] : 104
- DGN ( dinitrato de dietilenglicol ) [15] : 221
- Acetilcelulosa [15] : 318
- Disuasores (o moderadores) para ralentizar la velocidad de combustión
- Centralitas (difenilurea simétrica, principalmente dietilo o dimetilo) [7] : 317–320 [8] : 30
- Ftalato de dibutilo [15] : 5 [8] : 30
- Dinitrotolueno (tóxico y cancerígeno) [15] : 5 [8] : 31
- Akardita (difenilurea asimétrica) [15] : 221
- orto-toliluretano [15] : 174
- Adipato de poliéster
- Alcanfor (obsoleto) [8] : 30
- Estabilizadores , para prevenir o ralentizar la autodescomposición [7] : 307–311
- Difenilamina [7] : 302
- Vaselina [7] : 296
- Carbonato de calcio [15] : 5
- Óxido de magnesio [15] : 221
- Bicarbonato de sodio [15] : 318
- éter metílico de beta-naftol [15] : 174
- Alcohol amílico (obsoleto) [7] : 307
- Anilina (obsoleta) [7] : 308
- Aditivos de decopperificación , para impedir la acumulación de residuos de cobre del estriado del cañón de la pistola.
- Estaño metálico y compuestos (p. Ej., Dióxido de estaño ) [15] : 5 [8] : 32
- El bismuto metálico y compuestos (por ejemplo, trióxido de bismuto , subcarbonato de bismuto , nitrato de bismuto , bismuto antimonide ); Los compuestos de bismuto se favorecen ya que el cobre se disuelve en bismuto fundido, formando una aleación quebradiza y fácilmente extraíble.
- Lámina de plomo y compuestos de plomo, eliminados debido a su toxicidad [15] : 104
- Reductores de destello, para reducir el brillo del destello de boca (todos tienen una desventaja: la producción de humo) [7] : 322–327
- Cloruro de potasio [7] : 323–327
- Nitrato de potasio
- Sulfato de potasio [15] : 5 [8] : 32
- Bitartrato de potasio (hidrogenotartrato de potasio) (un subproducto de la producción de vino utilizado anteriormente por la artillería francesa) [7] : 322–327
- Aditivos reductores de desgaste, para reducir el desgaste de los revestimientos del cañón de la pistola [16]
- Cera
- Talco
- Dióxido de titanio
- Revestimientos de poliuretano sobre las bolsas de polvo, en pistolas grandes
- Otros aditivos
- Acetato de etilo , disolvente para la fabricación de polvo esférico [7] : 296
- Colofonia , un tensioactivo para mantener la forma de grano del polvo esférico.
- Grafito , un lubricante para cubrir los granos y evitar que se peguen, y para disipar la electricidad estática [7] : 306
Fabricación
La Marina de los Estados Unidos fabricado en polvo tubular de una sola base para la artillería naval en Indian Head, Maryland , a partir de 1900. Se usaron procedimientos similares para ejército de Estados Unidos la producción en Picatinny Arsenal a partir de 1907 [7] : 297 y para la producción de grano más pequeño Mejorado Polvos de rifle militar (IMR) después de 1914. Se hirvió linter de algodón de fibra corta en una solución de hidróxido de sodio para eliminar las ceras vegetales y luego se secó antes de convertirlo en nitrocelulosa mezclándolo con ácidos nítrico y sulfúrico concentrados . La nitrocelulosa todavía se parece al algodón fibroso en este punto del proceso de fabricación, y se identificaba típicamente como pirocelulosa porque se inflamaba espontáneamente en el aire hasta que se eliminaba el ácido sin reaccionar. También se utilizó el término algodón pólvora; aunque algunas referencias identifican al algodón pólvora como un producto más ampliamente nitrado y refinado utilizado en ojivas de torpedos y minas antes del uso de TNT . [3] : 28–31
El ácido sin reaccionar se eliminó de la pulpa de pirocelulosa mediante un proceso de lavado con agua y drenaje de múltiples etapas similar al utilizado en las fábricas de papel durante la producción de pulpa de madera química . El alcohol presurizado eliminó el agua restante de la pirocelulosa drenada antes de mezclarla con éter y difenilamina. A continuación, la mezcla se alimentó a través de una prensa que extruía una forma de cuerda tubular larga para cortarla en granos de la longitud deseada. [3] : 31–35
A continuación, se evaporaron el alcohol y el éter de los granos de pólvora "verde" hasta una concentración de disolvente restante entre el 3 por ciento para las pólvoras de rifle y el 7 por ciento para las pólvoras grandes de artillería. La velocidad de combustión es inversamente proporcional a la concentración de disolvente. Los granos se recubrieron con grafito eléctricamente conductor para minimizar la generación de electricidad estática durante la posterior mezcla. Se mezclaron "lotes" que contenían más de diez toneladas de granos de polvo a través de una disposición de torre de tolvas mezcladoras para minimizar las diferencias balísticas. Luego, cada lote mezclado se sometió a pruebas para determinar la carga de carga correcta para el rendimiento deseado. [3] : 35–41 [7] : 293 y 306
A veces, cantidades militares de pólvora sin humo antigua se transformaban en nuevos lotes de propulsores. [3] : 39 Durante la década de 1920, Fred Olsen trabajó en Picatinny Arsenal experimentando con formas de salvar toneladas de pólvora de cañón de base única fabricada para la Primera Guerra Mundial . Olsen fue empleada por Western Cartridge Company en 1929 y desarrolló un proceso para fabricar polvo esférico sin humo en 1933. [17] El polvo reelaborado o la pirocelulosa lavada se pueden disolver en acetato de etilo que contiene pequeñas cantidades de estabilizadores deseados y otros aditivos. El jarabe resultante, combinado con agua y tensioactivos , se puede calentar y agitar en un recipiente presurizado hasta que el jarabe forme una emulsión de pequeños glóbulos esféricos del tamaño deseado. El acetato de etilo se destila a medida que la presión se reduce lentamente para dejar pequeñas esferas de nitrocelulosa y aditivos. Las esferas se pueden modificar posteriormente añadiendo nitroglicerina para aumentar la energía, aplanando entre los rodillos a una dimensión mínima uniforme, recubriéndolas con disuasores de ftalato para retardar la ignición y / o glaseando con grafito para mejorar las características de flujo durante la mezcla. [7] : 328–330 [18]
El polvo sin humo moderno es producido en los Estados Unidos por St. Marks Powder , Inc., propiedad de General Dynamics . [19]
Propelente sin flash
El fogonazo es la luz emitida en las proximidades del hocico por los gases propulsores calientes y las reacciones químicas que siguen a medida que los gases se mezclan con el aire circundante. Antes de que salgan los proyectiles, puede ocurrir un ligero destello previo de los gases que se escapan de los proyectiles. Después de la salida del hocico, el calor de los gases suele ser suficiente para emitir radiación visible, el destello primario. Los gases se expanden pero a medida que pasan a través del disco de Mach, se vuelven a comprimir para producir un destello intermedio. Pueden seguir gases combustibles calientes (por ejemplo, hidrógeno y monóxido de carbono) cuando se mezclan con el oxígeno en el aire circundante para producir el destello secundario, el más brillante. El destello secundario no suele ocurrir con armas pequeñas. [20] : 55–56
La nitrocelulosa contiene oxígeno insuficiente para oxidar completamente su carbono e hidrógeno. El déficit de oxígeno aumenta con la adición de grafito y estabilizadores orgánicos. Los productos de combustión dentro del cañón de la pistola incluyen gases inflamables como hidrógeno y monóxido de carbono. A alta temperatura, estos gases inflamables se encenderán cuando se mezclen de manera turbulenta con el oxígeno atmosférico más allá de la boca del arma. Durante los enfrentamientos nocturnos, el destello producido por la ignición puede revelar la ubicación del arma a las fuerzas enemigas [7] : 322–323 y causar ceguera nocturna temporal entre la tripulación del arma al foto-blanquear el púrpura visual . [21]
Los supresores de destellos se utilizan comúnmente en armas pequeñas para reducir la firma del destello, pero este enfoque no es práctico para la artillería. Se ha observado un destello de boca de artillería a una distancia de hasta 150 pies (46 m) de la boca, que puede reflejarse en las nubes y ser visible a distancias de hasta 30 millas (48 km). [7] : 322–323 Para la artillería, el método más eficaz es un propulsor que produce una gran proporción de nitrógeno inerte a temperaturas relativamente bajas que diluye los gases combustibles. Los propulsores de base triple se utilizan para esto debido al nitrógeno en la nitroguanidina. [20] : 59–60
Antes del uso de propulsores de base triple, el método habitual de reducción instantánea era agregar sales inorgánicas como cloruro de potasio para que su capacidad calorífica específica pudiera reducir la temperatura de los gases de combustión y su humo particulado finamente dividido podría bloquear las longitudes de onda visibles de energía radiante de combustión. [7] : 323–327
Ver también
- Armas de fuego antiguas
- Marrón-marrón : una droga creada al mezclar cocaína con polvo de cartucho.
- Brazos cortos
Citas
- ^ José, Vinnie (2012). Enciclopedia de combustibles sólidos . Delhi: Publicaciones de White Word. ISBN 9781283505086. Consultado el 31 de mayo de 2018 .
- ^ Hatcher, Julian S. y Barr, Al Handloading Hennage Lithograph Company (1951) p.34
- ^ a b c d e f g h i Sharpe, Philip B. Guía completa de carga manual 3ra edición (1953) Funk & Wagnalls
- ^ ver pólvora
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Bibliografía
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enlaces externos
- La fabricación de polvos sin humo y su análisis forense: una breve reseña - Robert M. Heramb, Bruce R. McCord
- Documentos de Hudson Maxim (1851-1925) en el Museo y Biblioteca Hagley . La colección incluye material relacionado con la patente de Maxim sobre el proceso de fabricación de polvo sin humo.