
La pólvora sin humo es un tipo de propelente utilizado en armas de fuego y artillería que produce menos humo y menos residuos al ser disparada en comparación con la pólvora negra . Debido a su uso similar, tanto la formulación original de la pólvora negra como el propelente sin humo que la reemplazó se denominan comúnmente pólvora . Los productos de combustión de la pólvora sin humo son principalmente gaseosos, en comparación con aproximadamente un 55 % de productos sólidos (principalmente carbonato de potasio , sulfato de potasio y sulfuro de potasio ) para la pólvora negra. [ 1 ] Además, la pólvora sin humo no deja los residuos gruesos y pesados de material higroscópico asociados con la pólvora negra que causan la oxidación del cañón. [ 2 ]
A pesar de su nombre, la pólvora sin humo no está completamente libre de humo ; [ 3 ] : 44 mientras que puede haber poco humo perceptible de la munición de armas pequeñas, el humo del fuego de artillería puede ser sustancial.
Inventado en 1884 por Paul Vieille , las formulaciones más comunes se basan en la nitrocelulosa , pero el término también se utilizó para describir diversas mezclas de picrato con oxidantes de nitrato , clorato o dicromato a finales del siglo XIX, antes de que se hicieran evidentes las ventajas de la nitrocelulosa. [ 4 ] : 146–149
Las pólvoras sin humo suelen clasificarse como explosivos de división 1.3 según las Recomendaciones de la ONU sobre el Transporte de Mercancías Peligrosas – Reglamento Modelo , las normativas regionales (como el ADR ) y las normativas nacionales. Sin embargo, se utilizan como propelentes sólidos ; en condiciones normales, se deflagran en lugar de detonar .
La pólvora sin humo hizo posible la fabricación de armas de fuego semiautomáticas con muchas piezas móviles (que de otro modo se atascarían o bloquearían debido a la acumulación de residuos de pólvora negra). La pólvora sin humo permitió el desarrollo de armas de fuego semiautomáticas y automáticas modernas, así como de recámaras y cañones más ligeros para la artillería.
Historia
Antes de la introducción generalizada de la pólvora sin humo, el uso de pólvora negra o de otros tipos de pólvora causaba muchos problemas en el campo de batalla. Los comandantes militares, desde las Guerras Napoleónicas, informaron de dificultades para dar órdenes en un campo de batalla oscurecido por el humo de los disparos. Las señales visuales no se podían ver a través del denso humo de la pólvora utilizada por los cañones. A menos que hubiera un viento fuerte, después de unos pocos disparos, los soldados que usaban munición de pólvora veían su visión obstruida por una enorme nube de humo, y este problema empeoraba con el aumento de la cadencia de fuego. En 1884, durante la Batalla de Tamai, las tropas sudanesas pudieron romper el cuadro de infantería británica armada con Martini-Henries debido a esto. [ 5 ] Los tiradores de élite que disparaban desde posiciones ocultas corrían el riesgo de revelar su ubicación con una nube de humo.
La pólvora negra arde en un proceso relativamente ineficiente que produce presiones más bajas, lo que la hace aproximadamente un tercio tan potente como la misma cantidad de pólvora sin humo. [ 6 ]
Una parte importante de los productos de combustión de la pólvora son sólidos higroscópicos , es decir, atraen la humedad del aire, lo que hace imprescindible la limpieza después de cada uso para evitar la acumulación de agua en el cañón, que puede provocar corrosión y fallos prematuros. Estos sólidos también son responsables de la tendencia de la pólvora a producir una suciedad considerable que provoca atascos en los mecanismos de carga por la recámara y dificulta la recarga.
Nitroglicerina y algodón pólvora
La nitroglicerina fue sintetizada por el químico italiano Ascanio Sobrero en 1847. [ 7 ] : 195 Posteriormente, Alfred Nobel la desarrolló y fabricó como explosivo industrial bajo la marca registrada " Dinamita ", pero incluso entonces no era adecuada como propulsor: a pesar de sus cualidades energéticas y de no producir humo, detona a velocidad supersónica , en lugar de deflagrar suavemente a velocidades subsónicas, lo que la hace más propensa a romper el cañón de un arma que a impulsar un proyectil fuera de él. La nitroglicerina también es altamente sensible a los golpes, lo que la hace inadecuada para ser transportada en condiciones de campo de batalla.
Un gran avance 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 [ 8 ] : 28 y vendió los derechos de fabricación al Imperio Austríaco . El algodón pólvora era más potente que la pólvora, pero también era algo más inestable. John Taylor obtuvo una patente inglesa para el algodón pólvora; y John Hall & Sons comenzó la fabricación en Faversham .
El interés inglés decayó tras la explosión que destruyó la fábrica de Faversham en 1847. El barón austriaco Wilhelm Lenk von Wolfsberg construyó dos fábricas de algodón pólvora para producir propelente de artillería, pero también resultaba peligroso en condiciones de campo, y los cañones que podían disparar miles de proyectiles con pólvora negra llegaban al final de su vida útil tras solo unos cientos de disparos con el algodón pólvora, más potente. Las armas pequeñas no podían soportar las presiones generadas por el algodón pólvora.
Tras la explosión de una de las fábricas austriacas en 1862, Thomas Prentice & Company comenzó a fabricar algodón pólvora en Stowmarket en 1863; y el químico del Ministerio de Guerra británico , Sir Frederick Abel, inició una exhaustiva investigación en la Fábrica Real de Pólvora de Waltham Abbey, lo que condujo a un proceso de fabricación que eliminó las impurezas de la nitrocelulosa, convirtiéndola en un producto más estable, seguro tanto en su producción como en su manipulación. Abel patentó este proceso en 1865, cuando explotó la segunda fábrica austriaca de algodón pólvora. Tras la explosión de la fábrica de Stowmarket en 1871, Waltham Abbey comenzó la producción de algodón pólvora para ojivas de torpedos y minas . [ 4 ] : 141–144
mejoras
En 1863, el capitán de artillería prusiano Johann F. E. Schultze patentó un propelente para armas pequeñas a base de madera dura nitrada impregnada con salitre o nitrato de bario . Prentice recibió una patente en 1866 para una pólvora deportiva de papel nitrado fabricada en Stowmarket, pero la uniformidad balística se vio afectada debido a la absorción de humedad atmosférica por parte del papel. En 1871, Frederick Volkmann recibió una patente austriaca para una versión coloidal de la pólvora de Schultze llamada Collodin , que fabricó cerca de Viena para su uso en armas de fuego deportivas. Las patentes austriacas no se publicaban en ese momento, y el Imperio austríaco consideró la operación una violación del monopolio estatal sobre la fabricación de explosivos y clausuró la fábrica de Volkmann en 1875. [ 4 ] : 141–144
En 1882, la Explosives Company de Stowmarket patentó una formulación mejorada de algodón nitrado gelatinizado con éter-alcohol y nitratos de potasio y/o bario. Estos propelentes no eran adecuados para rifles, [ 9 ] : 138–139 porque el estriado produce resistencia a una expansión uniforme del gas, pero funcionaban bien en escopetas que no tienen estriado.
En 1884, Paul Vieille inventó una pólvora sin humo llamada Poudre B (abreviatura de poudre blanche , pólvora blanca, a diferencia de la pólvora negra ) [ 7 ] : 289–292 hecha de 68,2% de nitrocelulosa insoluble, 29,8% de nitrocelulosa soluble gelatinizada con éter y 2% de parafina. Esta fue adoptada para el rifle Lebel con recámara para 8×50 mmR Lebel . [ 9 ] : 139 Se pasaba por rodillos para formar láminas delgadas como papel, que se cortaban en escamas del tamaño deseado. [ 7 ] : 289–292 El propelente resultante, conocido como pirocelulosa , contiene algo menos de nitrógeno que el algodón pólvora y es menos volátil. Una característica particularmente buena del propelente es que no detona a menos que se comprima, lo que lo hace muy seguro de manipular en condiciones normales. La pólvora de Vieille revolucionó la eficacia de las armas pequeñas porque prácticamente no desprendía humo y era tres veces más potente que la pólvora negra.
Una mayor velocidad inicial se traducía en una trayectoria más plana y menor desviación por el viento y caída de la bala, lo que hacía factibles los disparos a 1000 m (1094 yd) . Dado que se necesitaba menos pólvora para propulsar la bala, el cartucho podía ser más pequeño y ligero. Esto permitía a las tropas transportar más munición con el mismo peso. Además, ardía incluso mojada. La munición de pólvora negra debía mantenerse seca y casi siempre se almacenaba y transportaba en cartuchos herméticos. Otros países europeos no tardaron en seguir el ejemplo y comenzaron a utilizar sus propias versiones de la pólvora negra, siendo Alemania y Austria los primeros, que introdujeron nuevas armas en 1888. Posteriormente, la pólvora negra se modificó varias veces, añadiéndose y eliminándose diversos compuestos. Krupp comenzó a añadir 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 balistita . En este propulsor, la estructura fibrosa del algodón (en nitrocelulosa) se destruía con una solución de nitroglicerina en lugar de un disolvente. [ 9 ] : 140 En Inglaterra en 1889, Hiram Maxim patentó una pólvora similar , y en los Estados Unidos en 1890 Hudson Maxim . [ 10 ] La balistita fue patentada en los Estados Unidos en 1891. Los alemanes adoptaron la balistita para uso naval en 1898, llamándola WPC/98. Los italianos la adoptaron como filita , en forma de cordón en lugar de escamas, pero, al darse cuenta de sus inconvenientes, la 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 con éter-alcohol, que produjo más nitrógeno y una estructura coloidal más uniforme que el uso francés de nitroalgodones (polvo sin humo) en Poudre B. Lo llamó pirocollodión . [ 9 ] : 140
Gran Bretaña realizó ensayos con todos los tipos de propelente que se le presentaron, pero no quedó satisfecha con ninguno y buscó algo superior a todos los tipos existentes. En 1889, Sir Frederick Abel , James Dewar y el Dr. W. Kellner patentaron (números 5614 y 11664 a nombre de Abel y Dewar) una nueva fórmula que se fabricó en la Real Fábrica de Pólvora de Waltham Abbey. Entró en servicio británico en 1891 como Cordita Mark 1. Su composición principal era 58% de nitroglicerina, 37% de algodón pólvora y 3% de vaselina .
Una versión modificada, Cordite MD, entró en servicio en 1901, con el porcentaje de algodón pólvora aumentado al 65% y la nitroglicerina reducida al 30%. Este cambio redujo la temperatura de combustión y por lo tanto la erosión y el desgaste del cañón. Las ventajas de la cordita sobre la pólvora eran una presión máxima reducida en la recámara (por lo tanto, recámaras más ligeras, etc.) pero una presión alta más prolongada. La cordita podía fabricarse en cualquier forma o tamaño deseado. [ 9 ] : 141 La creación de la cordita dio lugar a una larga batalla legal entre Nobel, Maxim y otro inventor por una supuesta infracción de patente británica .
La Anglo-American Explosives Company comenzó a fabricar su pólvora para escopeta 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 coloidal con nitrobenceno, llamada Indurite , en 1891. [ 7 ] : 296–297 Varias empresas de Estados Unidos comenzaron a producir pólvora sin humo cuando Winchester Repeating Arms Company comenzó a cargar cartuchos deportivos con pólvora de 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 polvos Ruby de nitroglicerina-nitrocelulosa , Laflin & Rand negoció una licencia para producir Ballistite , y DuPont comenzó a producir pólvora sin humo para escopetas.
El Ejército de los Estados Unidos evaluó 25 variedades de pólvora sin humo y seleccionó las pólvoras Ruby y Peyton como las más adecuadas para su uso en el fusil de servicio Krag-Jørgensen . Se prefirió la Ruby porque la pólvora Peyton requería un recubrimiento de estaño para proteger las vainas de latón del ácido pícrico . En lugar de pagar las regalías requeridas por la Ballistite , Laflin & Rand financió la reorganización de Leonard como la American Smokeless Powder Company. El teniente del Ejército de los Estados Unidos, Whistler, ayudó al superintendente de la fábrica de la American Smokeless Powder Company, Aspinwall, a formular una pólvora mejorada llamada WA como reconocimiento a sus esfuerzos. La pólvora sin humo WA fue el estándar para los fusiles de servicio del ejército de los Estados Unidos desde 1897 hasta 1908. [ 4 ] : 146–149
En 1897, el teniente de la Armada de los Estados Unidos, John Bernadou, patentó un polvo de nitrocelulosa coloidal con éter-alcohol. [ 7 ] : 296–297 La Armada otorgó licencias o vendió patentes para esta formulación a DuPont y a California Powder Works, conservando los derechos de fabricación para la Fábrica de Pólvora Naval, Indian Head, Maryland, construida en 1900. El Ejército de los Estados Unidos adoptó la formulación de base única de la Armada en 1908 y comenzó la fabricación en el Arsenal Picatinny . [ 4 ] : 146–149 Para entonces, Laflin & Rand había tomado el control de American Powder Company para proteger su inversión, y Laflin & Rand había sido comprada por DuPont en 1902. [ 11 ]
Al obtener un contrato de arrendamiento de 99 años de la Explosives Company 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 conservó las formulaciones de pólvora sin humo de nitrocelulosa utilizadas por el ejército de los Estados Unidos y cedió las formulaciones de doble base utilizadas en municiones deportivas a la reorganizada Hercules Powder Company . Estos propelentes más nuevos y potentes eran más estables y, por lo tanto, más seguros de manipular que la Poudre B.
Características

Las propiedades del propelente están fuertemente influenciadas por el tamaño y la forma de sus partículas. La superficie específica del propelente influye en la velocidad de combustión, y el tamaño y la forma de las partículas determinan dicha superficie específica. Al manipular la forma, es posible influir en la velocidad de combustión y, por lo tanto, en la velocidad a la que aumenta la presión durante la combustión. La pólvora sin humo arde únicamente en la superficie de las partículas. Las partículas más grandes arden más lentamente, y la velocidad de combustión se controla aún más mediante recubrimientos ignífugos que retardan ligeramente la combustión. El objetivo es regular la velocidad de combustión para que se ejerza una presión más o menos constante sobre el proyectil mientras se encuentra en el cañón, con el fin de obtener la máxima velocidad. Las partículas grandes pueden perforarse con orificios de pequeño diámetro para estabilizar la velocidad de combustión, ya que, a medida que el exterior arde hacia adentro (reduciendo así la superficie de combustión), las superficies perforadas arden hacia afuera (aumentando así la superficie de combustión, pero más rápidamente, para llenar el volumen creciente del cañón que presenta el proyectil saliente). [ 3 ] : 41–43 Las pólvoras de combustión rápida para pistolas se fabrican produciendo piezas más planas para aumentar la superficie: las escamas pueden extruirse directamente o los gránulos esféricos pueden aplanarse. El secado se realiza generalmente al vacío. Los disolventes se condensan y se reciclan. Los gránulos también se recubren con grafito para evitar que las chispas de electricidad estática provoquen una ignición indeseada. [ 7 ] : 306
La pólvora sin humo no deja la espesa y pesada acumulación de material higroscópico asociada con la pólvora negra que causa la oxidación del cañón (aunque algunos compuestos de fulminante pueden dejar sales higroscópicas que tienen un efecto similar; los compuestos de fulminante no corrosivos se introdujeron en la década de 1920). [ 4 ] : 21 )
Los propelentes de combustión más rápida generan temperaturas y presiones más elevadas; sin embargo, también aumentan el desgaste de los cañones de las armas.
La nitrocelulosa se deteriora con el tiempo, generando subproductos ácidos. Estos subproductos catalizan un mayor deterioro, aumentando su velocidad. El calor liberado, en caso de almacenamiento a granel del polvo o de bloques demasiado grandes de propelente sólido, puede provocar la autoignición del material. Los propelentes de nitrocelulosa de base simple son higroscópicos y los más susceptibles a la degradación; los propelentes de base doble y triple tienden a deteriorarse más lentamente. [ 7 ] : 313 Para neutralizar los productos de descomposición, que de otro modo podrían causar corrosión de los metales de los cartuchos y cañones de las armas, se añade carbonato de calcio a algunas formulaciones. [ 12 ]
Para evitar la acumulación de productos de deterioro, se añaden estabilizadores . La difenilamina es uno de los estabilizadores más comunes. [ 13 ] [ 14 ] Los análogos nitrados de la difenilamina formados en el proceso de estabilización de la pólvora en descomposición se utilizan a veces como estabilizadores. [ 3 ] : 28 [ 7 ] : 310 Los estabilizadores se añaden en una cantidad del 0,5 al 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, con cambios sustanciales en las propiedades balísticas. [ 15 ] Los propelentes almacenados deben analizarse periódicamente para determinar la cantidad de estabilizador restante, [ 3 ] : 46 ya que su agotamiento puede provocar la autoignición del propelente. [ 7 ] : 308 La humedad modifica el consumo de estabilizadores con el tiempo. [ 16 ]
Composición
Los propelentes que utilizan nitrocelulosa ( velocidad de detonación 7300 m/s (23 950 ft/s) , factor RE 1,10) (típicamente un coloide de éter-alcohol de nitrocelulosa) como único ingrediente explosivo propelente se describen como polvo de base única . [ 7 ] : 297
Las mezclas de propelentes que contienen nitrocelulosa y nitroglicerina (velocidad de detonación 7700 m/s (25 260 ft/s) , factor RE 1,54) como ingredientes explosivos se conocen como pólvora de doble base . Alternativamente, el dinitrato de dietilenglicol (velocidad de detonación 6610 m/s (21 690 ft/s) , factor RE 1,17) puede utilizarse como sustituto de la nitroglicerina cuando es importante reducir la temperatura de la llama sin sacrificar la presión de la cámara. [ 7 ] : 298 La reducción de la temperatura de la llama reduce significativamente la erosión del cañón y, por lo tanto, el desgaste. [ 8 ] : 30
Durante la década de 1930, se comercializaron propelentes de triple base que contenían nitrocelulosa, nitroglicerina o dinitrato de dietilenglicol y una cantidad sustancial de nitroguanidina (velocidad de detonación 8200 m/s (26900 ft/s) , factor RE 0,95) como ingredientes explosivos. El primer propelente de triple base, que presentaba 20-25% de nitroguanidina y 30-45% de nitroglicerina, fue desarrollado en la fábrica Dynamit Nobel en Avigliana por su director, el Dr. Modesto Abelli (1859-1911), y patentado en 1905. [ 17 ] [ 18 ] Estas mezclas de "propelente frío" han reducido la temperatura de destello y llama 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 propelentes de triple base, debido a su mayor precio, se reservan principalmente para munición de gran calibre y alta velocidad, como la utilizada en artillería (naval) y cañones de tanques , que son los que más sufren erosión del ánima. Durante la Segunda Guerra Mundial, la artillería británica y alemana los utilizó en cierta medida, y después de la guerra se convirtieron en los propelentes estándar en todos los diseños de munición británica de gran calibre, excepto en armas pequeñas. [ 19 ] [ 20 ] La mayoría de las naciones occidentales, excepto Estados Unidos, siguieron un camino similar.
A finales del siglo XX comenzaron a aparecer nuevas formulaciones de propelentes. Estas se basan en nitroguanidina y explosivos de alto poder del tipo RDX (velocidad de detonación de 8750 m/s (28 710 ft/s) , factor RE de 1,60).
Las velocidades de detonación tienen un valor limitado para evaluar las velocidades de reacción de los propelentes de nitrocelulosa formulados para evitar la detonación. Aunque la reacción más lenta a menudo se describe como combustión debido a productos finales gaseosos similares a temperaturas elevadas, la descomposición difiere de la combustión en una atmósfera de oxígeno . La conversión de propelentes de nitrocelulosa a gas a alta presión procede desde la superficie expuesta hacia el interior de cada partícula sólida de acuerdo con la ley de Piobert . Los estudios de reacciones de propelentes sólidos de base simple y doble sugieren que la velocidad de reacción está controlada por la transferencia de calor a través del gradiente de temperatura a través de una serie de zonas o fases a medida que la reacción procede desde la superficie hacia el sólido. La porción más profunda del sólido que experimenta transferencia de calor se funde y comienza la transición de fase de sólido a gas en una zona de espuma . El propelente 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 . [ 21 ] La zona de espuma actúa como aislante, ralentizando la transferencia de calor desde la zona de llama hacia el sólido sin reaccionar. Las velocidades de reacción varían con la presión; debido a que la espuma permite una transferencia de calor menos efectiva a baja presión, la transferencia de calor aumenta a medida que las presiones más altas comprimen el volumen de gas de dicha espuma. Los propelentes diseñados para una presión mínima de transferencia de calor pueden no ser capaces de mantener la zona de llama a presiones más bajas. [ 22 ]
Los componentes energéticos utilizados en los propelentes sin humo incluyen nitrocelulosa (el más común), nitroglicerina , nitroguanidina , DINA (bis-nitroxietilnitramina; dinitrato de dietanolamina, DEADN; DHE), Fivonite (tetranitrato de 2,2,5,5-tetrametilol-ciclopentanona, CyP), DGN ( dinitrato de dietilenglicol ) y acetilcelulosa. [ 23 ]
Los disuasivos (o moderadores) se utilizan para ralentizar la velocidad de combustión. Entre los disuasivos se incluyen las centralitas (difenilurea simétrica, principalmente dietil o dimetil), el ftalato de dibutilo , el dinitrotolueno (tóxico y carcinogénico), la akardita (difenilurea asimétrica), el orto-tolil uretano, : 174 y el adipato de poliéster. [ 23 ] El alcanfor se utilizaba antiguamente, pero ahora está en desuso. [ 8 ]
Los estabilizadores previenen o ralentizan la autodescomposición. Entre ellos se incluyen la difenilamina , la vaselina, el carbonato de calcio , el óxido de magnesio , el bicarbonato de sodio y el éter metílico de beta-naftol. [ 23 ] Entre los estabilizadores obsoletos se encuentran el alcohol amílico y la anilina . [ 7 ]
Los aditivos descobreantes impiden la acumulación de residuos de cobre en el estriado del cañón. Estos incluyen estaño y sus compuestos (por ejemplo, dióxido de estaño ), [ 8 ] así como bismuto y sus compuestos (por ejemplo, trióxido de bismuto , subcarbonato de bismuto , nitrato de bismuto y antimoniuro de bismuto ); se prefieren los compuestos de bismuto, ya que el cobre se disuelve en bismuto fundido, formando una aleación frágil y fácilmente removible. El papel de plomo y los compuestos de plomo se han eliminado gradualmente debido a su toxicidad. [ 23 ]
Se añaden materiales reductores del desgaste, como cera , talco y dióxido de titanio, para disminuir el desgaste de los revestimientos del cañón. Las armas de gran calibre utilizan revestimientos de poliuretano sobre las bolsas de pólvora. [ 24 ]
Otros aditivos incluyen acetato de etilo (un disolvente para la fabricación de polvo esférico), colofonia (un tensioactivo para mantener la forma de los granos del polvo esférico) y grafito (un lubricante para cubrir los granos y evitar que se peguen entre sí, y para disipar la electricidad estática ). [ 7 ]
Reducción del destello
Los reductores de destello atenúan el destello de la boca del cañón , la luz emitida en las proximidades de la boca del cañón por los gases propulsores calientes y las reacciones químicas que se producen al mezclarse estos gases con el aire circundante. Antes de que los proyectiles salgan, puede producirse un ligero pre-destello debido a las fugas de gases que los rodean. Tras la salida del cañón, el calor de los gases suele ser suficiente para emitir radiación visible: el destello primario. Los gases se expanden, pero al pasar por el disco de Mach, se recomprimen para producir un destello intermedio. Posteriormente, pueden producirse gases calientes y combustibles (por ejemplo, hidrógeno y monóxido de carbono) al mezclarse con el oxígeno del aire circundante, dando lugar al destello secundario, el más brillante. El destello secundario no suele producirse con armas pequeñas. [ 25 ] : 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 la combustión dentro del cañón incluyen gases inflamables como hidrógeno y monóxido de carbono. A alta temperatura, estos gases inflamables se inflaman al mezclarse turbulentamente con el oxígeno atmosférico más allá de la boca del cañón. Durante los combates nocturnos, el destello producido por la ignición puede revelar la ubicación del cañón a las fuerzas enemigas [ 7 ] : 322–323 y causar ceguera nocturna temporal entre la dotación del cañón por fotoblanqueamiento del color púrpura visual . [ 26 ]
Los supresores de fogonazo se utilizan comúnmente en armas pequeñas para reducir la firma de fogonazo, pero este método no es práctico para la artillería. Se ha observado fogonazo de artillería hasta a 46 m (150 pies) de la boca del cañón, y puede reflejarse en las nubes y ser visible a distancias de hasta 48 km (30 millas ) . [ 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 triple base se utilizan para esto debido al nitrógeno en la nitroguanidina. [ 25 ] : 59–60
Entre los reductores de la velocidad de inflamación se incluyen el cloruro de potasio , el nitrato de potasio , el sulfato de potasio [ 8 ] y el bitartrato de potasio (tartrato ácido de potasio: un subproducto de la producción de vino que antiguamente utilizaba la artillería francesa). [ 7 ] Antes del uso de propelentes de triple base, el método habitual de reducción de la velocidad de inflamación consistía en añadir sales inorgánicas como el cloruro de potasio, de modo que su capacidad calorífica específica pudiera reducir la temperatura de los gases de combustión y su humo particulado finamente dividido pudiera bloquear las longitudes de onda visibles de la energía radiante de la combustión. [ 7 ] : 323–327
Todos los reductores de destello tienen una desventaja: la producción de humo. [ 7 ]
Fabricación

La pólvora sin humo puede ser laminada en pequeñas bolas esféricas o extruida en cilindros o tiras con diversas formas de sección transversal (tiras con varias proporciones rectangulares, cilindros con uno o varios orificios, cilindros ranurados) utilizando disolventes como el éter. Estas extrusiones pueden cortarse en trozos cortos ("escamas") o largos ("cordones" de varias pulgadas de largo). La pólvora de cañón tiene los trozos más grandes. [ 8 ] : 28 [ 3 ] : 41
La Armada de los Estados Unidos fabricó pólvora tubular de base única para artillería naval en Indian Head, Maryland , a partir de 1900. Se utilizaron procedimientos similares para la producción del Ejército de los Estados Unidos en el Arsenal de Picatinny a partir de 1907 [ 7 ] : 297 y para la fabricación de pólvoras de grano más pequeño para el Fusil Militar Mejorado (IMR) después de 1914. El línter de algodón de fibra corta se hervía en una solución de hidróxido de sodio para eliminar las ceras vegetales y luego se secaba antes de convertirlo en nitrocelulosa mezclándolo con ácidos nítrico y sulfúrico concentrados . La nitrocelulosa todavía se asemeja al algodón fibroso en este punto del proceso de fabricación y generalmente se identificaba como pirocelulosa porque se inflamaba espontáneamente en el aire hasta que se eliminaba el ácido no reaccionado. También se utilizó el término algodón pólvora ; aunque algunas referencias identifican el algodón pólvora como un producto más nitrado y refinado utilizado en ojivas de torpedos y minas antes del uso del TNT . [ 3 ] : 28–31
El ácido no reaccionado se eliminó de la pulpa de pirocelulosa mediante un proceso de drenaje y lavado con agua en varias etapas, similar al utilizado en las fábricas de papel durante la producción de pulpa de madera química . El alcohol a presión eliminó el agua restante de la pirocelulosa drenada antes de mezclarla con éter y difenilamina. A continuación, la mezcla se introdujo en una prensa que extruía una larga cuerda tubular para cortarla en granos de la longitud deseada. [ 3 ] : 31–35
El alcohol y el éter se evaporaron de los granos de pólvora "verde" hasta obtener una concentración residual de disolvente de entre el 3 % para las pólvoras de fusil y el 7 % para las de artillería pesada. La velocidad de combustión es inversamente proporcional a la concentración de disolvente. Los granos se recubrieron con grafito conductor para minimizar la generación de electricidad estática durante la mezcla posterior. Los lotes, que contenían más de diez toneladas de granos de pólvora, se mezclaron mediante una disposición en torre de tolvas de mezcla para minimizar las diferencias balísticas. Cada lote mezclado se sometió a pruebas para determinar la carga correcta para el rendimiento deseado. [ 3 ] : 35–41 [ 7 ] : 293 y 306
Cantidades militares de pólvora sin humo antigua se reprocesaban a veces en nuevos lotes de propelentes. [ 3 ] : 39 Durante la década de 1920, Fred Olsen trabajó en el Arsenal de Picatinny experimentando con formas de recuperar toneladas de pólvora de cañón de base simple fabricada para la Primera Guerra Mundial. Olsen fue empleado por Western Cartridge Company en 1929 y desarrolló un proceso para fabricar pólvora sin humo esférica para 1933. [ 27 ] La pólvora reprocesada o la pirocelulosa lavada se pueden disolver en acetato de etilo que contiene pequeñas cantidades de los estabilizadores deseados y otros aditivos. El jarabe resultante, combinado con agua y tensioactivos , se puede calentar y agitar en un recipiente a presión 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 pueden modificarse posteriormente añadiendo nitroglicerina para aumentar la energía, aplanándolas entre rodillos hasta alcanzar una dimensión mínima uniforme, recubriéndolas con disuasores de ftalatos para ralentizar la ignición y/o vitrificándolas con grafito para mejorar las características de flujo durante la mezcla. [ 7 ] : 328–330 [ 28 ]
En Estados Unidos, la pólvora moderna sin humo es producida por St. Marks Powder , Inc., propiedad de General Dynamics . [ 29 ]
Véase también
Referencias
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- ↑ Davis, William (1981). Recarga manual . Asociación Nacional del Rifle de América . pág. 26. ISBN 0-935998-34-9.
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Enlaces externos
- La fabricación de pólvoras sin humo y su análisis forense: una breve revisión . Robert M. Heramb, Bruce R. McCord
- Documentos de Hudson Maxim archivados el 9 de marzo de 2018 en la Wayback Machine (1851–1925) del Museo y Biblioteca Hagley . La colección incluye material relacionado con la patente de Maxim sobre el proceso de fabricación de pólvora sin humo.
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