Давайте на минутку отложим грустные новости и поговорим о мирном использовании пороха. Я нашел достаточно таких применений, иногда неясных, чтобы написать о них целую статью. Также под порохом мы подразумеваем все пиротехнические средства, которые горят сами по себе, без подачи воздуха. (За исключением динамита)
Концепция пороха как энергетического концентрата
«Горит как порох» — означает, что что-то воспламеняется очень легко и бурно. Порох содержит в себе и топливо, и окислитель — источник кислорода. Поэтому для возникновения пожара достаточно одной искры, после чего в процессе горения участвует весь объем пороха. Изменяя размер и форму частиц пороха, можно немного ускорить или замедлить процесс горения. Но результат один и тот же — порох сгорает и выделяет много газов и тепла. Эти газы можно использовать для совершения полезной работы — толкать поршень механического устройства или нагревать предмет. Поскольку этот процесс происходит очень быстро, можно получить огромную мощность этой энергии.
Чтобы проиллюстрировать его энергетический размер, возьмем в качестве примера обычную батарею 18650. Элемент батареи 18650 емкостью 2 А*ч может хранить электрическую энергию (3,7*2*3600 = 26640 Дж). Эта батарея весит 46 граммов и имеет плотность энергии около 0,5 кДж/г.
Один грамм бездымного пороха при сгорании выделяет около 3,4 килоджоулей тепла. Так уж получилось, что патроны являются удобным способом хранения пороха. Патрон представляет собой металлическую чашку, заполненную порохом, с капсюлем-воспламенителем на дне, который активируется ударом по ударнику. Если металлическая чашка запечатана и пуля не заряжена, патрон называется холостым. Форма патрона позволяет хранить порох десятилетиями. Перезаряженный патрон D4 содержит 0,43 грамма пороха и хранит 1174 джоуля энергии. Оказывается, что аккумулятор 18650 емкостью 2000 мАч имеет энергетический эквивалент примерно 22 перезаряженных патронов D4.
Однако данные, полученные из сомнительных источников, становятся еще серьезнее из-за:
-
Если мы заставим пороховые газы толкать поршень, преобразуя энергию сгорания в механическую работу, мы получим тепловой двигатель, эффективность которого в лучшем случае составляет всего 30%. У батарей такой проблемы нет, потому что эффективность электродвигателей превышает 80%
-
Аккумуляторы не могут быстро высвобождать энергию. Даже если вы используете высококачественный аккумулятор и разрядите его в режиме высокой интенсивности, он высвободит всю накопленную энергию примерно за 4 минуты, и она не будет полностью высвобождаться, и она будет очень горячей. Но pod может легко высвобождать энергию за 0,001 секунды.
Это напоминает мне порох как очень компактный и мощный источник энергии.
▍ Пороховой монтажный инструмент
Удар молотком по гвоздю — очень интересный процесс. Сначала мы накапливаем энергию, размахивая молотком, а затем в доли секунды наносим удар — передаем эту энергию гвоздю, который с волнением вонзается глубоко в него. Даже с большим молотком, размахивая сильнее, мы вряд ли создадим более 250 джоулей силы удара. При 5–10 ударах в минуту в течение часа сила удара будет намного больше. Но что, если мы используем энергию пороха для удара?
Монтажные инструменты с пороховым приводом используют энергию пороха для забивания крепежа в бетонные и кирпичные стены. Для этого используется монтажный патрон, как показано на рисунке, который содержит батарею. При отпускании боек ударяет по патрону, порох воспламеняется, а выделяющиеся газы открывают патрон, устремляются в ствол, толкают поршень и забивают гвоздь в стену.
На снимке — советская сборная пушка ПК-84.
Такие инструменты выпускаются в автоматических моделях с патронами и креплениями на поясе. Слесарь, использующий такой инструмент, чрезвычайно эффективен и имеет время только на работу «бах-бах-бах». Однако, как и у любой медали, у него есть и недостаток. Пороховые газы содержат частицы сажи, поэтому пороховые инструменты необходимо регулярно чистить. Да и стоимость «один раз» довольно высока.
Существуют также пороховые устройства для заделки кабеля — монтажный патрон D-4 использует свой газ для активации микропресса, который формирует и пробивает отверстие в конце алюминиевого кабеля.
▍ Пороховой демонтажный инструмент
Для приведения в действие ножниц используется энергия порохового газа, что позволяет мгновенно разрезать крупные куски металлических изделий. Бытовые ножницы для фейерверков NP-4 от Save-tool стали популярными в Интернете.
По крайней мере 20-миллиметровые стальные прутки можно резать каждые 5 секунд. По сравнению с медленными гидравлическими ножницами это просто фантастика.
Военные также хотели действовать быстро, поэтому они вооружились рельсоломами и пробойниками, работающими на порохе.
Они используют энергию холостых патронов для быстрой торцовки и сверления рельсов. Это значительно ускоряет ремонт.
▍ Пороховые двигатели
Если газы, образующиеся при горении пороха, выбрасывать через сопло, образуя струю, можно получить простейший пороховой ракетный двигатель. Этот двигатель можно использовать для запуска фейерверков в воздух.
Более мощные ракетные двигатели могут помочь перегруженным самолетам взлететь или взлететь, когда взлетное пространство очень ограничено, например, при взлете с палубы.
▍ Пороховой огнетушитель
Да, это звучит как противоречие, но существуют огнетушители, оснащенные генераторами пороховых газов. Порох (точнее, специально подобранные для тушения пожаров пиротехнические средства) сгорает внутри устройства, выделяя большое количество газа. Эти газы под давлением выдавливают огнетушащее вещество из огнетушителя.
Это решение устранило необходимость постоянного давления в контейнерах, что положительно сказалось на стоимости и сроках хранения. Но инженеры были неудержимы, и в советской промышленности родился новый вид…
Гигантская петарда, заменяющая конфетти огнетушащим порошком. Люди, которые ее пробовали, часто говорят, что у них на ладонях остаются синяки от отдачи. Автоматические огнетушители работают по схожему принципу — когда температура превышает заданную отметку, пороховые газы взрываются, разбрасывая огнетушащий порошок по всему полу.
▍ Пороховое надувательство
При сгорании одного литра бездымного пороха выделяется около 1000 литров газа. При этом давление, создаваемое пороховыми газами, довольно велико — около 300 МПа. Эти полезные свойства пороха используются пороховыми газогенераторами для продувки балласта на подводных лодках. Обычно в газовые баки заранее закачивается воздух под высоким давлением с помощью компрессора. Но в аварийной ситуации продувка балласта может стать вопросом жизни и смерти.
▍ Подушки безопасности
Почти каждый современный автомобиль оснащен подушкой безопасности. В случае аварии она мгновенно наполняется порошковым газом, чтобы не допустить удара головы о рулевое колесо и получения серьезных травм. Конечно, это шумно и часто вредно для слуха, но потеря слуха лучше смерти.
В дополнение к подушке безопасности они изобрели порошковый преднатяжитель ремня безопасности. Пороховой газ активирует устройство, которое натягивает ремень безопасности, устраняя зазор, вызванный чрезмерной длиной ремня безопасности пассажира. Таким образом, в случае аварии ремень безопасности может немедленно начать удерживать тело на месте.
▍ Взрывные заклёпки
Чтобы снять заклепку, нужно работать с обеих сторон детали. Иногда можно работать только с одной стороны, и заклепку нужно установить. Сегодня эту потребность удовлетворяют вытяжные заклепки. На заре авиационной промышленности изобретение взрывной заклепки решило эту проблему.
Это алюминиевая заклёпка с небольшим количеством пороха внутри (я сказал в начале статьи, что мы не колеблясь запишем все фейерверки в порох). При нагревании заклёпки порох взрывается и деформирует заклёпку.
▍ Пироболты
В аэрокосмической технике крепеж используется для прочного и беззазорного соединения ступеней ракет, но при подаче напряжения на взрыватель срабатывает порох и крепеж разрушается. С помощью этих устройств электронная аппаратура может в точно рассчитанный момент освободить отказавшую ступень ракеты.
▍ Пороховое электричество
Пороховые газы чрезвычайно горячие и могут течь с большой скоростью в магнитном поле. Если добавить в формулу пороха некоторые добавки, увеличивающие проводимость газа, можно получить прекрасную рабочую жидкость для магнитогидродинамического (МГД) генератора. В свое время Советский Союз построил такой генератор для экспериментов по определению электропроводности Земли. В результате магнитогидродинамический генератор «Сахалин», вес которого составляет всего 50 тонн, за короткий промежуток времени достиг мощности генерации 500 мегаватт.
▍ Порох для дебета
Для удовлетворения потребностей нефтяников были разработаны различные пиротехнические заряды для увеличения дебита нефтяных скважин, такие как пиротехнические генераторы давления и пиротехнические звуковые генераторы. Этот процесс называется «динамическим разрывом пластового газа» — давление пиротехнического газа создает сеть трещин в породе, что способствует выбросу нефти.
▍ Фальшфейеры
Используется как источник света для подачи сигнала о помощи. Пламя ярко окрашено из-за добавления солей металлов. В отличие от фонариков на батарейках, он может работать десятилетие. И лишь немногие фонари могут достигать яркости в 15 000 кандел.
Надеюсь, я что-то упустил и прочитаю ваши комментарии, чтобы узнать больше об использовании пороха.
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Мирный порох.