Дмитрий Иванович Менделеев

Широта и объем химико-технологических исследований, опыт естествоиспытателя-новатора были основой другой научно-технической победы Менделеева — изобретения нового вида бездымного пороха. До 80-х годов XIX века в армиях и флотах всего мира применялся по преимуществу черный порох (в основном состоявший из калиевой селитры, серы и угля). Черный порох называется также дымным. При сгорании этого пороха менее половины вещества превращается в пороховые газы, выталкивающие снаряд из канала ствола, а больше половины превращается в дым, позволяющий противнику судить о месте выстрела. Кроме того, черный, дымный, порох отличался легкой воспламеняемостью, и поэтому производство и хранение его было опасным. Издавна делались попытки получить порох, лишенный этих недостатков. Уже в 30-е годы XIX века был получен пироксилин — клетчатка (например, бумага), опущенная в азотную кислоту и затем вымытая водой и просушенная. Пироксилин при сгорании не дает дыма. Его пытались применить для армии и флота и заменить им черный порох. Но пироксилин обладал недостатками. Прежде всего он был химически нестойким, подвергался самовозгоранию, и многочисленные взрывы складов в конце концов привели к прекращению опытов с пироксилином в некоторых государствах. Кроме того, горение пироксилина было неравномерным, и это отражалось на качестве стрельбы. Дальнейший технический прогресс уменьшил опасность самовозгорания, но другие недостатки пироксилина сохранились. Он был недостаточно компактным, накаленный газ проходил через заряд, и он воспламенялся сразу весь, что вызывало высокие давления, приводившие к порче орудия. В 80-е годы был получен компактный пироксилин. Его смешивали с летучим растворителем, а затем под прессом получали пластинки различной толщины. Эти пластинки высушивались, растворитель улетучивался, и таким образом можно было располагать компактными роговидными пластинками желательной толщины. Оказалось, что эти пластинки сгорают параллельными пластами и поэтому время горения зависит от толщины пластинок. Таким образом, можно было управлять скоростью горения. Но до получения вполне пригодного бездымного пороха было еще далеко. Морское министерство обратилось в это время к русским ученым, и вскоре к разработке проблемы бездымного пороха был привлечен Менделеев. В одной из своих записок ученый говорил: «Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием. По этой причине, принадлежа к числу ратников русской науки, я на склоне лет и сил не осмелился отказаться от разбора задач бездымного пороха, когда… угодно было обратиться ко мне с вопросами, относящимися до вводимого в армии и флоте бездымного пороха».

Менделеев был убежден, что ему удастся дать русскому флоту бездымный порох с высокими баллистическими качествами, устойчивый, получаемый сравнительно легким и простым способом. Пироксилиновый порох оказывался при существовавших тогда методах производства неоднородным. При сгорании такого неоднородного пороха различные части сгорали с различной скоростью, и это приводило к неожиданно быстрому повышению давления в канале и иногда к разрыву орудия. Эти недостатки оказывались решающими, когда речь шла об орудиях крупных калибров.

Менделеев решил получить из нитроклетчатки однородный бездымный порох с высокими баллистическими свойствами, производимый сравнительно простыми технологическими методами. К этой задаче Менделеев подошел как подлинный ученый. Он выдвинул исходное требование: нитроклетчатка должна была выделять наибольшее количество пороховых газов на единицу веса. От чего зависит выполнение такого требования, какая нитроклетчатка будет давать наибольшее количество газов, выбрасывающих снаряд и наименьший остаток углерода? Такая нитроклетчатка, отвечает Менделеев, должна содержать в своем составе достаточно кислорода, чтобы весь углерод превращался в окись углерода и весь водород в воду. Отсюда Менделеев выводил требующийся состав нитроклетчатки и указывал формулы химической реакции ее сгорания. И вот Менделеев, исходя из точного теоретического расчета, подошел к замечательному экспериментальному результату. Работая вместе с И. М. Чельцовым и другими сотрудниками, он в результате работ 1890–1892 годов получил нитроклетчатку, легко растворимую в смеси спирта с эфиром и обладающую составом, обеспечивающим необходимые качества бездымного пороха. Один из сотрудников Менделеева вспоминал, как в университетской лаборатории Менделеев показывал пробирку, где в смеси спирта с эфиром быстро, как сахар, растворялись кусочки нитрованной бумаги. Новую нитроклетчатку Менделеев назвал «пироколлодием». Стрельба пироколлодийным порохом дала блестящие результаты. Артиллеристы отмечали постоянство начальных скоростей вылета снарядов. В 1893 году бездымный порох Менделеева был применен для стрельбы из 12-дюймового орудия. Адмирал Макаров поздравил Менделеева с успешными результатами этой стрельбы. Наконец, флот мог располагать бездымным порохом.